JPH0724754A - Working robot and control method thereof - Google Patents
Working robot and control method thereofInfo
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- JPH0724754A JPH0724754A JP17308293A JP17308293A JPH0724754A JP H0724754 A JPH0724754 A JP H0724754A JP 17308293 A JP17308293 A JP 17308293A JP 17308293 A JP17308293 A JP 17308293A JP H0724754 A JPH0724754 A JP H0724754A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 第2関節アームの先端部のジョイスティック
重量が増大することなしに先端作業機の回動角を大きく
することができるようにする。
【構成】 第1関節アーム3、第2関節アーム4及びそ
れぞれのアーム3,4を回動駆動するアクチュエータを
備え、これらをリンク機構で連結し、第2関節アーム4
の先端を動作指令に応じた位置へ移動させるようにした
作業用ロボットにおいて、第2関節アーム4の先端部に
第3関節アーム22の中間部を連結し、この第3関節ア
ーム22の一側端に第1関節アーム3に支持した先端作
業機駆動用シリンダ14にリンク機構を介して連結し、
また第2関節アーム4の上記第3関節アーム22の連結
部より先端側に回動アーム20を連結し、この回動アー
ム20の先端に先端作業機取付けリンク21を連結し、
この先端作業機取付けリンク21の中間部に上記第3関
節アーム22の他側端を連結した。
(57) [Abstract] [Purpose] To make it possible to increase the turning angle of the tip working machine without increasing the weight of the joystick at the tip of the second joint arm. [Structure] A first joint arm 3, a second joint arm 4 and actuators for rotationally driving the respective arms 3 and 4 are provided, and these are connected by a link mechanism.
In a work robot in which the tip of the third joint arm 22 is moved to a position according to the operation command, the middle portion of the third joint arm 22 is connected to the tip portion of the second joint arm 4 and one side of the third joint arm 22 is connected. It is connected to the tip working machine driving cylinder 14 supported at the end by the first joint arm 3 via a link mechanism,
Further, the rotating arm 20 is connected to the tip side of the connecting portion of the third joint arm 22 of the second joint arm 4, and the tip working machine mounting link 21 is connected to the tip of the rotating arm 20,
The other end of the third joint arm 22 is connected to an intermediate portion of the tip working machine attachment link 21.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、関節作動するアームの
先端部に作業機としての先端作業機(エンドエフェク
タ)を取付けてボード、パネル等の天井、側壁、床等へ
の貼付け作業を行なうための作業用ロボット及びその制
御方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention attaches a tip working machine (end effector) as a working machine to the tip of an arm that operates joints to perform the work of attaching boards, panels, etc. to the ceiling, side walls, floor, etc. And a control method thereof.
【0002】従来より、関節にて連結された第1関節ア
ーム、第2関節アーム及びそれぞれの関節アームを回動
駆動するアクチュエータを備え、これらをリンク機構で
連結し、第2関節アームの先端に先端作業機を第2関節
アームと同一方向に回動可能に取付けた作業用ロボット
が用いれられている。Conventionally, there are provided a first joint arm, a second joint arm, and an actuator for rotating and driving the joint arms, which are connected by joints, and these are connected by a link mechanism, and are attached to the tip of the second joint arm. A work robot is used in which the tip working machine is attached so as to be rotatable in the same direction as the second joint arm.
【0003】図1はその一例を示すもので、基台1上に
旋回可能に設けた旋回台2と、この旋回台2に基端部を
回動自在に連結された第1関節アーム3と、この第1関
節アーム3の先端に回動自在に連結された第2関節アー
ム4と、上記第1関節アーム3の基端側の回動支点と同
軸上に回動自在に支持される回動体5と、この回動片5
と上記第2関節アーム4とを平行リンク状に連結するリ
ンク片6と、上記旋回台2をチェン7を介して駆動する
旋回用モータ8と、第1関節アーム3を回動駆動する第
1関節アーム用駆動シリンダ9と、回動体5を回動し
て、これを介して第2関節アーム4を回動駆動する第2
関節アーム用駆動シリンダ10等からなっている。この
第2関節アーム駆動シリンダ10は旋回台2に対して回
動自在に支持されている。FIG. 1 shows an example thereof. A swivel base 2 is provided on a base 1 so as to be swivelable, and a first joint arm 3 whose base end is rotatably connected to the swivel base 2. A second joint arm 4 rotatably connected to the tip of the first joint arm 3 and a rotation rotatably supported coaxially with a rotation fulcrum of the first joint arm 3 on the base end side. Moving body 5 and this rotating piece 5
And a link piece 6 connecting the second joint arm 4 in a parallel link shape, a swing motor 8 for driving the swivel base 2 via a chain 7, and a first swing arm 1 for rotating the first joint arm 3. A second cylinder that rotates the joint arm drive cylinder 9 and the rotating body 5 and rotates the second joint arm 4 through the second cylinder.
It is composed of a joint cylinder drive cylinder 10 and the like. The second joint arm drive cylinder 10 is rotatably supported on the swivel base 2.
【0004】そして従来のこの種の作業用ロボットで
は、図1に示すように、先端作業機11は第2関節アー
ム4の先端に回動自在に連結されており、この回動軸と
同軸上に設けた回動モータ12にて回動駆動するように
なっていた。In the conventional work robot of this type, as shown in FIG. 1, the tip working machine 11 is rotatably connected to the tip of the second joint arm 4 and is coaxial with the pivot shaft. The rotation motor 12 provided in the above-mentioned structure is designed to rotate.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
先端作業機11にて重量を支持するようにした場合、そ
れに見合った大きさの回動モータ12を選定しなければ
ならずこの回動モータ12が大型化し、これに伴って第
1、第2アーム3,4の慣性モーメントが増大するとい
う問題があった。また作業用ロボットの先端に作業機を
取付けて作業を行なう場合、ボード貼り作業等を行なう
場合、ボード等の対象物を側壁面や床面等に沿って作業
機姿勢を空間の基準面に対して一定に保った状態で動か
すことを要求される場合が多い。SUMMARY OF THE INVENTION In the above conventional technique,
When the weight is supported by the tip working machine 11, a turning motor 12 having a size commensurate with the weight must be selected, and the turning motor 12 is increased in size. There is a problem that the moment of inertia of the arms 3 and 4 increases. Also, when the work machine is attached to the tip of the work robot, or when the work such as sticking a board is performed, the object such as the board is aligned with the work machine posture along the side wall surface or the floor surface with respect to the reference plane of the space. It is often required to move the robot while keeping it constant.
【0006】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、第2関節アームの先端部の重量が増大することな
しに先端作業機の回動角を大きくとることができ、また
先端作業機の姿勢を一定に制御できるようにした作業機
ロボット及びその制御方法を提供することを目的とする
ものである。The present invention has been conceived in view of the above, and the turning angle of the tip working machine can be increased without increasing the weight of the tip end portion of the second joint arm. An object of the present invention is to provide a work machine robot and a control method thereof that can control the posture to be constant.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る作業機ロボットは、第1関節アーム
3、第2関節アーム4及びそれぞれのアーム3,4を回
動駆動するアクチュエータを備え、これらをリンク機構
で連結し、第2関節アーム4の先端を動作指令に応じた
位置へ移動させるようにした作業用ロボットにおいて、
第2関節アーム4の先端部に第3関節アーム22の中間
部を連結し、この第3関節アーム22の一側端に、第1
関節アーム3に支持した先端作業機駆動用シリンダ14
にリンク機構を介して連結し、また第2関節アーム4の
上記第3関節アーム22の連結部より先端側に回動アー
ム20を連結し、この回動アーム20の先端に先端作業
機取付けリンク21を連結し、この先端作業機取付けリ
ンク21の中間部に上記第3関節アーム22の他側端を
連結した構成となっていることを特徴とする作業用ロボ
ット。また、上記第2関節アーム4の先端の動作指令及
び先端作業機取付けリンク21の動作指令を与える動作
制御装置を第2関節アーム4の先端部に設けた構成にな
っている。一方上記構成の作業用ロボットの制御方法
は、第1関節アーム3と第2関節アーム4の回動に伴う
先端作業機取付けリンク21の変化をとらえ。あらかじ
め作成しておいた第3関節角θ3 と作業機角θ34の関係
テーブルを用いて作業機角の制御量を算出して作業機角
を一定に制御する。そして上記制御方法において、第3
関節アーム22の連結点を原点とし、第2アーム4の中
心軸とこれに直交する軸の2軸からなる座標系で作業機
角を制御する。In order to achieve the above object, a working machine robot according to the present invention comprises a first joint arm 3, a second joint arm 4, and actuators for rotationally driving the respective arms 3, 4. In the working robot, which is equipped with a link mechanism and moves the tip of the second joint arm 4 to a position according to the operation command,
The intermediate portion of the third joint arm 22 is connected to the tip portion of the second joint arm 4, and the first end is connected to one end of the third joint arm 22.
Cylinder 14 for driving the tip working machine supported by the joint arm
To the tip of the second joint arm 4 from the joint of the third joint arm 22 of the second joint arm 4, and the tip of the rotary arm 20 is attached to the tip working machine attachment link. 21. A working robot, characterized in that 21 is connected, and the other end of the third joint arm 22 is connected to the intermediate portion of the tip working machine attachment link 21. Further, an operation control device for giving an operation command of the tip of the second joint arm 4 and an operation command of the tip working machine attachment link 21 is provided at the tip of the second joint arm 4. On the other hand, the method of controlling the work robot having the above-described configuration catches the change in the tip working machine attachment link 21 due to the rotation of the first joint arm 3 and the second joint arm 4. The control table of the working machine angle is calculated by using the relational table of the third joint angle θ 3 and the working machine angle θ 34 which is created in advance, and the working machine angle is controlled to be constant. And in the above control method,
The working machine angle is controlled by a coordinate system which has a connecting point of the joint arm 22 as an origin and which has two axes of a central axis of the second arm 4 and an axis orthogonal to the central axis.
【0008】[0008]
【作 用】アクチュエータによる第3関節アーム22
が回動することにより、先端作業機取付けリンク21は
第2関節アーム4の先端側に連結した回動アーム20と
共に回動し、大きな動作範囲で回動する。また、上記先
端作業機取付けリンク21の制御は第2関節アーム4の
先端部で第3関節アーム22の連結点でなされる。そし
て上記制御は、各関節角θ0 ,θ1 ,θ2 ,θ3 は各関
節に設けたポテンショメータにて検出され、この各検出
値から、先端作業機取付けリンク21の変化がとられ、
これからあらかじめ作成しておいた第3関節角θ3 と作
業機角θ34の関係テーブルを用いて作業機角が一定にな
るように制御される。[Operation] Third joint arm 22 by actuator
By rotating, the tip working machine mounting link 21 rotates together with the rotating arm 20 connected to the tip side of the second joint arm 4, and rotates in a large operating range. Further, the control of the tip working machine attachment link 21 is performed at the tip of the second joint arm 4 at the connection point of the third joint arm 22. In the above control, the joint angles θ 0 , θ 1 , θ 2 , and θ 3 are detected by the potentiometer provided in each joint, and the tip working machine attachment link 21 is changed from the detected values.
The working machine angle is controlled so as to be constant by using the relational table of the third joint angle θ 3 and the working machine angle θ 34 which is created in advance.
【0009】[0009]
【実 施 例】本発明の実施例を図2から図6に基づい
て説明する。なお、従来の技術の説明に用いた図1に示
した構成と同一のものは同一符号を付して説明を省略す
る。EXAMPLE An example of the present invention will be described with reference to FIGS. The same components as those shown in FIG. 1 used to describe the conventional technique are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
【0010】第1関節アーム3に先端作業機駆動用シリ
ンダ14が連結してあり、また第1関節アーム3と第2
関節アーム4の回動軸と同軸上に中間アーム15が回動
自在に設けてあり、この中間アーム15の回動方向一側
部に先端作業機駆動用シリンダ14が、他方に第2関節
アーム4と平行になる平行リンク16の一端が連結され
ている。A tip working machine drive cylinder 14 is connected to the first joint arm 3, and the first joint arm 3 and the second joint arm 3 are connected to each other.
An intermediate arm 15 is rotatably provided coaxially with the rotation axis of the joint arm 4, a tip working machine driving cylinder 14 is provided on one side in the direction of rotation of the intermediate arm 15, and a second joint arm is provided on the other side. One end of a parallel link 16 which is parallel to 4 is connected.
【0011】第2関節アーム4の先端に回動アーム20
の一端が回動自在に連結してあり、この回動アーム20
の先端に先端作業機取付けリンク21の一端が回動自在
に連結してある。一方、第2関節アーム4の先端より回
動基部側へ離間した位置にL字状にした第3関節アーム
22の中間部が回動自在に支持されており、この第3関
節アーム22の第1アーム部材22aに上記平行リンク
16の先端が連結してあり、また他方のアーム部材22
bが上記先端作業機取付けリンク21の中間部に連結さ
れている。先端作業機取付けリンク21の先端部に先端
作業機23が固着される。A rotating arm 20 is attached to the tip of the second joint arm 4.
One end of the rotary arm 20 is rotatably connected to the rotary arm 20.
One end of a tip working machine attachment link 21 is rotatably connected to the tip of the. On the other hand, an intermediate portion of the L-shaped third joint arm 22 is rotatably supported at a position separated from the tip end of the second joint arm 4 toward the rotation base side. The front end of the parallel link 16 is connected to one arm member 22a, and the other arm member 22a
b is connected to an intermediate portion of the tip working machine attachment link 21. The tip working machine 23 is fixed to the tip of the tip working machine attachment link 21.
【0012】上記第3関節アーム22の他方のアーム部
材22bは先端作業機取付けリンク21をはさむように
ヨーク状に形成してあり、この第3関節アーム22の第
2アーム部材22bは回動アーム20と先端作業機取付
けリンク21の連結部を越えて回動可能になっている。The other arm member 22b of the third joint arm 22 is formed in a yoke shape so as to sandwich the tip working machine attachment link 21, and the second arm member 22b of the third joint arm 22 is a rotating arm. It is possible to rotate beyond the connecting portion between 20 and the tip working machine attachment link 21.
【0013】第1関節アーム3の基端部にはこの第1ア
ーム3の回動角を検出する第1関節用ポテンショメータ
24が、また第2関節アーム駆動シリンダ10の旋回台
2に対する支持部にはこの第2関節アーム駆動シリンダ
10の回動角を検出する第2関節用ポテンショメータ2
5が、さらに、第3関節アーム22の回動支持部にこの
第3関節アーム22の回動角を検出する第3関節用ポテ
ンショメータ26がそれぞれ設けてあり、さらに旋回用
モータ8の回転角を検出する旋回台用ポテンショメータ
27が設けてある。A first joint potentiometer 24 for detecting the rotation angle of the first arm 3 is provided at the base end of the first joint arm 3, and a support portion for the swivel base 2 of the second joint arm drive cylinder 10 is provided. Is a second joint potentiometer 2 for detecting the rotation angle of the second joint arm drive cylinder 10.
5 further includes third joint potentiometers 26 for detecting the rotation angle of the third joint arm 22 on the rotation support portion of the third joint arm 22, respectively. A swivel potentiometer 27 for detection is provided.
【0014】上記構成において、第1関節アーム駆動用
及び第2関節アーム駆動用のそれぞれのシリンダ9,1
0を作動することにより第1関節アーム3と第2関節ア
ーム4が回動して第2関節アーム4の先端部が所定の範
囲にわたって作動する。一方、先端作業機駆動シリンダ
14を作動することにより平行リンク16を介して第3
関節アーム22が回動し、これに伴い、図3に示すよう
に、先端作業機取付けリンク21は回動アーム20との
連結点Aの位置を変えながら向きを変えていく。In the above structure, the cylinders 9 and 1 for driving the first joint arm and for driving the second joint arm, respectively.
By operating 0, the first joint arm 3 and the second joint arm 4 rotate, and the tip end portion of the second joint arm 4 operates over a predetermined range. On the other hand, by operating the tip working machine drive cylinder 14, the third link is operated through the parallel link 16.
As the joint arm 22 rotates, as shown in FIG. 3, the tip working machine attachment link 21 changes its direction while changing the position of the connection point A with the rotation arm 20.
【0015】そして第3関節アーム22の第2アーム部
材22bが第2関節アーム4とのなす角をθ、先端作業
機取付けリンク21が第2関節アーム4とのなす角をθ
34としたときに、図3に示すように、θ3 を(±)50
°にわたって変化させると、先端作業機取付けリンク2
1は(+)72.8°から(−)84.3°まで変化す
ることになり、図2に示す平行リンク16による場合に
比べて約1.6倍の動作角範囲をとることができた。The angle between the second arm member 22b of the third joint arm 22 and the second joint arm 4 is θ, and the angle between the tip working machine attachment link 21 and the second joint arm 4 is θ.
When set to 34 , as shown in FIG. 3, θ 3 is (±) 50
When changed over °, the tip work machine mounting link 2
1 changes from (+) 72.8 ° to (−) 84.3 °, and can take an operating angle range of about 1.6 times that in the case of the parallel link 16 shown in FIG. It was
【0016】このように先端作業機取付けリンク21が
広い範囲にわたって回動できるため、例えばボード貼り
のような作業の場合、下向きの床施工から上向きの天井
施工までを1台の作業用ロボットにて行なうことが可能
となる。Since the tip work implement mounting link 21 can be rotated over a wide range in this manner, for example, in the case of work such as board pasting, one work robot performs from downward floor construction to upward ceiling construction. It becomes possible to do it.
【0017】なお、図4に示すように先端作業機取付け
リンク21と回動アーム20との交点は第3関節アーム
22が同一姿勢でも、回動アーム20の姿勢によってA
1 ,A2 の2点存在するが、これのどちらの交点をとる
かは最初の組付け時に決まる。従って施工目的、すなわ
ち、必要な先端作業機の作動角範囲に応じて組換えるこ
とが可能である。As shown in FIG. 4, the intersection of the tip working machine mounting link 21 and the rotary arm 20 is A depending on the posture of the rotary arm 20 even if the third joint arm 22 has the same posture.
There are two points, 1 and A 2 , but which intersection is to be taken depends on the initial assembly. Therefore, it is possible to change the construction depending on the construction purpose, that is, the required working angle range of the tip working machine.
【0018】上記各作動は図5に示すように、第2関節
アーム4の先端部に3軸式のジョイスティック制御装置
28を、その中心が第3関節アーム22の交点Bと一致
させて設け、これを操作することにより上記各動作を行
なうようにしてある。この場合、ジョイスティック29
により、第3関節アーム22の回動支点の位置指令の左
右、左右旋回、上下(X,Y,Z)を与えて、周知の座
標変換法によって各関節での目標角度を演算し、各アク
チュエータへの指令値を出力する。ここではジョイステ
ィック29の左右方向及び上下方向の出力をそれぞれ第
2関節アーム4方向及びこれに垂直な方向(X,Z)に
割り当て、一旦基本座標(X−Z)系での値に変換した
後、改めて角度への座標変換を行なう。ジョイスティッ
ク29の回転軸は先端作業機駆動シリンダ14に対する
指令値の出力用に使用しており、旋回用には別に一軸用
ジョイスティックを設けてもよい。As shown in FIG. 5, each of the above-mentioned operations is performed by providing a three-axis joystick controller 28 at the tip of the second joint arm 4 with its center aligned with the intersection B of the third joint arm 22. By operating this, each operation described above is performed. In this case, the joystick 29
By this, the left / right, left / right turn, and up / down (X, Y, Z) of the position command of the rotation fulcrum of the third joint arm 22 are given, and the target angle at each joint is calculated by the well-known coordinate conversion method. Command value is output. Here, the outputs of the joystick 29 in the left and right directions and the up and down directions are respectively assigned to the second joint arm 4 direction and the directions (X, Z) perpendicular to the second joint arm 4 and once converted to values in the basic coordinate (XZ) system. , Convert the coordinates to angles again. The rotary shaft of the joystick 29 is used for outputting a command value to the tip working machine drive cylinder 14, and a uniaxial joystick may be separately provided for turning.
【0019】図6は先端作業機として吸着パッド30を
装着した例を示す。この場合、先端にメカロックによっ
て開放できるフリーな軸を設けておけば、壁面等に対す
る吸着対象物の微妙な位置合わせが可能になり、作業が
やりやすくなる。上記実施例において、旋回台2を支持
する基台1は床面に固着してもよいが、床面をレールと
車輪とを用いて移動可能にしてもよい。FIG. 6 shows an example in which a suction pad 30 is mounted as a tip working machine. In this case, if a free shaft that can be opened by a mechanical lock is provided at the tip, the suction target can be delicately aligned with the wall surface or the like, which facilitates the work. In the above embodiment, the base 1 that supports the swivel base 2 may be fixed to the floor surface, but the floor surface may be movable using rails and wheels.
【0020】次に上記のように構成された作業機用ロボ
ットの制御方法の実施例を図2及び図7から図12に基
づいて説明する。今図2に示す作業用ロボットから得ら
れる情報は旋回台用ポテンショメータ27からの旋回関
節角θ0 、第1関節用ポテンショメータ24からの第1
関節角θ1 第2関節用ポテンショメータ25からの第2
関節角θ2 、第3関節用ポテンショメータ26からの第
3関節角θ3 及び作業機角θ34である。Next, an embodiment of a control method for the working machine robot configured as described above will be described with reference to FIGS. 2 and 7 to 12. The information obtained from the work robot shown in FIG. 2 is the turning joint angle θ 0 from the swivel potentiometer 27 and the first information from the first joint potentiometer 24.
Joint angle θ 1 Second from the second joint potentiometer 25
The joint angle θ 2 , the third joint angle θ 3 from the third joint potentiometer 26, and the working machine angle θ 34 .
【0021】第2関節角θ2 は第1関節角θ1 及び第2
関節アーム駆動シリンダ10の傾き角θ2 ′から、また
作業機角θ34は第3関節角θ3 と先端作業機取付けリン
ク21の第3関節アーム22の第2アーム部材22bに
対する角度θ4 からそれぞれ計算により求められる。た
だし、第3関節角θ3 に対する作業機合計角θ34は図4
に示したところの回動アーム20の組付け姿勢により計
算式が異なる。The second joint angle θ 2 is the first joint angle θ 1 and the second joint angle θ 2.
From the tilt angle θ 2 ′ of the joint arm drive cylinder 10, and the working machine angle θ 34 from the third joint angle θ 3 and the angle θ 4 of the third joint arm 22 of the tip working machine mounting link 21 to the second arm member 22b. Each is calculated. However, the working machine total angle θ 34 with respect to the third joint angle θ 3 is shown in FIG.
The calculation formula differs depending on the mounting posture of the rotating arm 20 as shown in FIG.
【0022】図7に制御プログラムのメインフローを示
す。 (ステップ1)第3関節角θ3 〜作業機角θ34の関係表
を作成する。このとき、第3関節角θ3 の作動範囲内
(θ3 min〜θ3 max)で、(θ3max−θ3 m
in)をN分割して△θ3 とし、θ3 min+n・△θ
3 、(n:0→N−1)に対応するθ34を求めて下記に
示すようにな配列に格納する。FIG. 7 shows the main flow of the control program. (Step 1) Create a relational table of the third joint angle θ 3 to the working machine angle θ 34 . At this time, within the operating range of the third joint angle θ 3 (θ 3 min to θ 3 max), (θ 3 max-θ 3 m
in) is divided into N to make Δθ 3, and θ 3 min + n · Δθ
3 , θ 34 corresponding to (n: 0 → N−1) is obtained and stored in the array as shown below.
【0023】[0023]
【数1】 [Equation 1]
【0024】(ステップ2)現状の各ポテンショメータ
値から各関節角及び現在の先端位置を検出する。そして
現状の各ポテンショメータ値を関節角(シリンダ角)の
初期目標値とする。(Step 2) Each joint angle and the current tip position are detected from the current potentiometer values. Then, each current potentiometer value is set as an initial target value of the joint angle (cylinder angle).
【0025】(ステップ3)ジョイスティックからの指
令値を取込み、現在の先端位置に増分値として加算し、
新しい目標アーム先端位置を設定し、逆変換して目標関
節角を算出する。図8において、基本座標系をX−Y−
Z、この座標系での第2関節アーム4の先端点を
(tx ,ty ,yz )、X−Y−ZをZ軸のまわりにθ
0 だけ回動した座標系をX′−Y′−Z′、この座標系
での第2関節アーム4の先端点を(xp,yp ,zp )
とし、さらにこのアーム先端点を原点として第2関節ア
ーム4の中心軸をX″、これに垂直な軸をZ″とした系
をX″−Y″−Z″とする。このとき、X″−Y″−
Z″系におけるジョイスティック指令値の増分(これは
レバー傾角に比例して大きくなる)を△X″、△Y″
(=△Y′)、△Z″とすると、これに対する基本座標
系X−Y−Zでの新座標値(tx′,ty′,tz′)
=(tx+△tx,ty+△tg、tz+△tz)はそ
れぞれ図9から次のようになる。(Step 3) The command value from the joystick is fetched and added to the current tip position as an increment value,
A new target arm tip position is set and inversely converted to calculate the target joint angle. In FIG. 8, the basic coordinate system is XY-
Z, the tip point of the second joint arm 4 in this coordinate system is (t x , t y , y z ), and XYZ is θ around the Z axis.
The coordinate system rotated by 0 is X'-Y'-Z ', and the tip point of the second joint arm 4 in this coordinate system is (x p , y p , z p )
Further, a system in which the central axis of the second joint arm 4 is X ″ and the axis perpendicular to this is Z ″ with this arm tip point as the origin is X ″ −Y ″ −Z ″. At this time, X ″ -Y "-
Increase the joystick command value in the Z ″ system (which increases in proportion to the lever tilt angle) by ΔX ″, ΔY ″.
(= ΔY ′) and ΔZ ″, new coordinate values (tx ′, ty ′, tz ′) in the basic coordinate system XYZ corresponding thereto
= (Tx + Δtx, ty + Δtg, tz + Δtz) is as follows from FIG.
【0026】 tx′={txcosθ0 +tysinθ0 +△X″cos(θ1 +θ2 )− △Z″sin(θ1 +θ2 )}cosθ0 −△Y″sinθ0 …(1) ty′={txcosθ0 +tysinθ0 +△X″cos(θ1 +θ2 )− △Z″sin(θ1 +θ2 )}sinθ0 +△Y″cosθ0 …(2) tz′=tz+△X″sin(θ1 +θ2 )+△Z″cos(θ1 +θ2 ) …(3)[0026] tx '= {txcosθ 0 + tysinθ 0 + △ X "cos (θ 1 + θ 2) - △ Z" sin (θ 1 + θ 2)} cosθ 0 - △ Y "sinθ 0 ... (1) ty' = { txcosθ 0 + tysinθ 0 + △ X "cos (θ 1 + θ 2) - △ Z" sin (θ 1 + θ 2)} sinθ 0 + △ Y "cosθ 0 ... (2) tz '= tz + △ X" sin (θ 1 + Θ 2 ) + ΔZ ″ cos (θ 1 + θ 2 ) ... (3)
【0027】従ってジョイスティック指令値に対する基
本座標系での座標目標値を上式より求め、これを逆変換
して各目標関節角(シリンダ角)を計算し、各軸のポテ
ンショメータ目標値を決定すればよいことになる。Therefore, if the coordinate target value in the basic coordinate system with respect to the joystick command value is obtained from the above equation, this is inversely converted to calculate each target joint angle (cylinder angle), and the potentiometer target value for each axis is determined. It will be good.
【0028】なおこの実施例では、図5に示すように、
上下、左右、回転の3軸出力のジョイスティックレバー
を使用し、前者の2方向を△X″、△Z″指令にあて、
回転を先端作業機の回転指令に割り当てているため、旋
回に関しては別にジョイスティックを設けて単独に制御
する。従ってこの場合は上記の式中の△Y″はゼロ(△
Y″=0)である。もし図5における点線の矢印の方向
にさらにも一軸出力できれば、上記式による3軸の複合
操作が可能である。また、先端作業機の回転について
は、現在値θ3 に対する目標値θ3 +△θ3 をジョイス
ティックにて直接与えている。In this embodiment, as shown in FIG.
Use the joystick levers for up / down, left / right, and rotation 3-axis output, and apply the former two directions to the ΔX ″ and ΔZ ″ commands.
Since the rotation is assigned to the rotation command of the tip working machine, a separate joystick is provided to control the turning independently. Therefore, in this case, ΔY ″ in the above equation is zero (Δ
Y ″ = 0). If one axis can be further output in the direction of the dotted arrow in FIG. 5, three-axis composite operation by the above formula is possible. Further, regarding the rotation of the tip working machine, the current value θ The target value θ 3 + Δθ 3 for 3 is given directly with the joystick.
【0029】(ステップ4)作業機一定制御 ステップ3のあとに図10のルーチンを付加している。
作業機を動作したかというのは、ジョイスティックによ
り強制的に回転指令を与えたかという意味で、そうであ
る場合は、この指令値を直接出力する。強制的な回転指
令ではなく、第1関節アーム3、第2関節アーム4の移
動に伴う作業機角の補正の場合には、まず作業機角があ
らかじめ定めておいた設定範囲内にあるかどうかをチェ
ックする。範囲内にある場合、新しい作業機角を 新作業機角θ34=地面に対する先端作業機の目標角θ−
(第1関節角θ1 +第2関節角θ2 ) で求め、作業機角θ34に対する第3関節角θ3 を(ステ
ップ1)にて作成したテーブルに基づいて算出する。(Step 4) Work implement constant control The routine of FIG. 10 is added after step 3.
Whether or not the working machine is operated means that the rotation command is forcibly given by the joystick, and if so, this command value is directly output. In the case of correction of the working machine angle due to the movement of the first joint arm 3 and the second joint arm 4 instead of a compulsory rotation command, first, whether the working machine angle is within a preset range. Check. If it is within the range, the new work implement angle is set to the new work implement angle θ 34 = the target angle of the tip work implement relative to the ground θ−
The first joint angle θ 1 + the second joint angle θ 2 is calculated, and the third joint angle θ 3 with respect to the working machine angle θ 34 is calculated based on the table created in (step 1).
【0030】すなわち、θ34をテーブルθ34[i]と、
i=0から順に比較していき、θ34≧θ34[i]となっ
たときのiより図11に示す線型補間法によりθ3 を求
める。 θ3 =θ3 min+i△θ3 +θ34−θ34[i]/θ34
[i+1]−θ34[i]That is, θ 34 is converted into a table θ 34 [i],
By sequentially comparing from i = 0, θ 3 is obtained by the linear interpolation method shown in FIG. 11 from i when θ 34 ≧ θ 34 [i]. θ 3 = θ 3 min + i Δθ 3 + θ 34 −θ 34 [i] / θ 34
[I + 1] −θ 34 [i]
【0031】次に現状の作業機角が設定範囲にない場合
でも作業機を動かすことにより設定範囲内に戻る場合に
は同様に新しい作業機目標値を求める処理を行なう。Next, even if the current working machine angle is not within the set range, if the working machine is moved back to the set range by moving the working machine, a similar process for obtaining a new working machine target value is performed.
【0032】(ステップ5)算出した各関節角目標値を
ポテンショメータ値に換算して出力し、各関節角検出用
ポテンショメータからのフィードバック信号と足し合わ
せて偏差をとり、ゲインをかけてサーボ弁の駆動信号と
する。図12は図7に対応する制御系統図である。(Step 5) The calculated target value of each joint angle is converted into a potentiometer value, which is output, added with a feedback signal from each joint angle detection potentiometer to obtain a deviation, which is multiplied by a gain to drive the servo valve. Signal. FIG. 12 is a control system diagram corresponding to FIG. 7.
【0033】本発明に係る作業用ロボットによれば、ア
ーム先端の複合リンク機構による先端作業機の作動角範
囲を拡大することができる。また上記先端作業機を作動
するためのアクチュエータを作業用ロボットの基部に配
置したことによりアーム先端部の重量(慣性モーメン
ト)の低減を図ることができ、他のアクチュエータの小
形化を図ることができる。またジョイスティック等の動
作指令出力手段をアームの先端部に設けることにより、
作業用ロボットの作業時の微妙な操作の容易化を図るこ
とができる。According to the work robot of the present invention, the working angle range of the tip working machine can be expanded by the composite link mechanism at the tip of the arm. By arranging the actuator for operating the tip working machine at the base of the working robot, the weight (moment of inertia) of the arm tip can be reduced and other actuators can be downsized. . Also, by providing operation command output means such as a joystick at the tip of the arm,
It is possible to facilitate the delicate operation of the work robot during work.
【0034】また本発明に係る作業用ロボットの制御方
法によれば、先端作業機の姿勢一定制御による作業効率
の向上を図ることができる。Further, according to the work robot control method of the present invention, it is possible to improve work efficiency by controlling the attitude of the tip working machine.
【図1】従来例を示す構成説明図である。FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a conventional example.
【図2】本発明に係る作業用ロボットの実施例を示す構
成説明図である。FIG. 2 is a configuration explanatory view showing an embodiment of a work robot according to the present invention.
【図3】先端作業機の回動範囲を示す作用説明図であ
る。FIG. 3 is an operation explanatory view showing a rotation range of the tip working machine.
【図4】第3関節アーム部の作用説明図である。FIG. 4 is an explanatory view of the action of a third joint arm section.
【図5】ジョイスティック制御装置を示す斜視図であ
る。FIG. 5 is a perspective view showing a joystick control device.
【図6】先端作業機の一例を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing an example of a tip working machine.
【図7】本発明方法のメインフロー図である。FIG. 7 is a main flow chart of the method of the present invention.
【図8】基本座標系での第2関節アームの先端をZ軸の
まわりにθ0 だけ回転した状態を示す座標系を示す説明
図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a coordinate system showing a state in which the tip end of the second joint arm in the basic coordinate system is rotated about the Z axis by θ 0 .
【図9】基本座標系での新座標系を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a new coordinate system in the basic coordinate system.
【図10】作業機一定制御のためのルーチンを示すフロ
ー図である。FIG. 10 is a flowchart showing a routine for constant work machine control.
【図11】線補完法を示す線図である。FIG. 11 is a diagram showing a line complement method.
【図12】本発明方法の制御系統図である。FIG. 12 is a control system diagram of the method of the present invention.
1…基台、2…旋回台、3…第1関節アーム、4…第2
関節アーム、5…回転体、6…リンク片、7…チエン、
8…旋回用モータ、9…第1関節アーム用駆動シリン
ダ、10…第2関節アーム用駆動シリンダ、14…先端
作業機駆動用シリンダ、15…中間アーム、16…平行
リンク、20…回動アーム、21…先端作業機取付けリ
ンク、22…第3関節アーム、22a,22b…アーム
部材、23…先端作業機、24,25,26.27…ポ
テンショメータ、28…ジョイスティック制御装置、2
9…ジョイスティック、30…吸着パッド。1 ... Base, 2 ... Revolving base, 3 ... 1st joint arm, 4 ... 2nd
Joint arm, 5 ... Rotating body, 6 ... Link piece, 7 ... Chain,
8 ... Rotating motor, 9 ... First joint arm drive cylinder, 10 ... Second joint arm drive cylinder, 14 ... Tip working machine drive cylinder, 15 ... Intermediate arm, 16 ... Parallel link, 20 ... Rotating arm , 21 ... Tip working machine attachment link, 22 ... Third joint arm, 22a, 22b ... Arm member, 23 ... Tip working machine, 24, 25, 26.27 ... Potentiometer, 28 ... Joystick control device, 2
9 ... Joystick, 30 ... Suction pad.
Claims (4)
びそれぞれのアーム3,4を回動駆動するアクチュエー
タを備え、これらをリンク機構で連結し第2関節アーム
4の先端を動作指令に応じた位置へ移動させるようにし
た作業用ロボットにおいて、第2関節アーム4の先端部
に第3関節アーム22の中間部を連結し、この第3関節
アーム22の一側端に、第1関節アーム3に支持した先
端作業機駆動用シリンダ14にリンク機構を介して連結
し、また第2関節アーム4の上記第3関節アーム22の
連結部より先端側に回動アーム20を連結し、この回動
アーム20の先端に先端作業機取付けリンク21を連結
し、この先端作業機取付けリンク21の中間部に上記第
3関節アーム22の他側端を連結したことを特徴とする
作業用ロボット。1. A first joint arm 3, a second joint arm 4, and actuators for rotationally driving the respective arms 3, 4 are connected by a link mechanism, and the tip of the second joint arm 4 is used as an operation command. In the work robot configured to move to a position corresponding to the first joint, the distal end of the second joint arm 4 is connected to the intermediate portion of the third joint arm 22, and one end of the third joint arm 22 is connected to the first joint. The tip working machine driving cylinder 14 supported by the arm 3 is connected via a link mechanism, and the rotary arm 20 is connected to the tip side of the connecting portion of the third joint arm 22 of the second joint arm 4. A working robot in which a tip working machine attachment link 21 is connected to the tip of the rotating arm 20, and the other end of the third joint arm 22 is joined to an intermediate portion of the tip working machine attachment link 21.
先端作業機取付けリンク21の動作指令を与える動作制
御装置を第2関節アーム4の先端部に設けたことを特徴
とする請求項1記載の作業用ロボット。2. An operation control device for giving an operation command of the tip of the second joint arm 4 and an operation command of the tip working machine attachment link 21 is provided at the tip of the second joint arm 4. The work robot described.
回動に伴う先端作業機取付けリンク21の変化をとら
え、あらかじめ作成しておいた第3関節角θ3 と作業機
角θ34の関係テーブルを用いて作業機角の制御量を算出
して作業機角を一定に制御するようにしたことを特徴と
する作業用ロボットの制御方法。3. A third joint angle θ 3 and a working machine angle θ 34, which are created in advance, by catching a change in the tip working machine mounting link 21 due to the rotation of the first joint arm 3 and the second joint arm 4. The control method of the working robot, wherein the control amount of the working machine angle is calculated by using the relation table of 1. to control the working machine angle to be constant.
し、第2アーム4の中心軸とこれに直交する軸の2軸か
らなる座標系で作業機角を制御するようにしたことを特
徴とする請求項3記載の作業用ロボットの制御方法。4. The working machine angle is controlled by a coordinate system having two axes of a central axis of the second arm 4 and an axis orthogonal to the central axis of the third arm 22 as an origin. The method for controlling a work robot according to claim 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17308293A JPH0724754A (en) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Working robot and control method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17308293A JPH0724754A (en) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Working robot and control method thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0724754A true JPH0724754A (en) | 1995-01-27 |
Family
ID=15953878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17308293A Pending JPH0724754A (en) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Working robot and control method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724754A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08323663A (en) * | 1995-06-06 | 1996-12-10 | Meidensha Corp | Industrial manipulator |
| KR100568267B1 (en) * | 2003-06-03 | 2006-04-05 | 학교법인 울산공업학원 | High torque fastening aid and its support method |
| JP2011515280A (en) * | 2008-02-08 | 2011-05-19 | エフエムセ テクノロジーズ ソシエテ アノニム | Direct control for fluid loading and / or unloading systems, in particular proportional and / or linearly controlled devices |
| TWI476068B (en) * | 2012-06-04 | 2015-03-11 | Hiwin Tech Corp | Multi-link discharging mechanism |
| JP2022084198A (en) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | 日本国土開発株式会社 | Handling device |
| WO2024143474A1 (en) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | 川崎重工業株式会社 | Joint structure of robot, and robot |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP17308293A patent/JPH0724754A/en active Pending
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