JPH0724754A - 作業用ロボット及びその制御方法 - Google Patents
作業用ロボット及びその制御方法Info
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tip
- joint arm
- arm
- working machine
- joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００２３】
【数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。
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。
【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。
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。
【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）
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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］
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］
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】従来例を示す構成説明図である。
【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。
成説明図である。
【図３】先端作業機の回動範囲を示す作用説明図であ
る。
る。
【図４】第３関節アーム部の作用説明図である。
【図５】ジョイスティック制御装置を示す斜視図であ
る。
る。
【図６】先端作業機の一例を示す側面図である。
【図７】本発明方法のメインフロー図である。
【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。
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。
【図９】基本座標系での新座標系を示す説明図である。
【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。
ー図である。
【図１１】線補完法を示す線図である。
【図１２】本発明方法の制御系統図である。
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。
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。
Claims (4)
- 【請求項１】 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ことを特徴とする
作業用ロボット。 - 【請求項２】 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の先端部に設けたことを特徴
とする請求項１記載の作業用ロボット。 - 【請求項３】 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。 - 【請求項４】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17308293A JPH0724754A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 作業用ロボット及びその制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17308293A JPH0724754A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 作業用ロボット及びその制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0724754A true JPH0724754A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=15953878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17308293A Pending JPH0724754A (ja) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | 作業用ロボット及びその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0724754A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08323663A (ja) * | 1995-06-06 | 1996-12-10 | Meidensha Corp | 産業用マニプレータ |
| KR100568267B1 (ko) * | 2003-06-03 | 2006-04-05 | 학교법인 울산공업학원 | 고토크 체결용 조력장치 및 그 조력방법 |
| JP2011515280A (ja) * | 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 | 流体船積みおよび／または荷降ろしシステム用の直接制御、特に比例制御および／または直線的制御式装置 |
| TWI476068B (zh) * | 2012-06-04 | 2015-03-11 | Hiwin Tech Corp | 多連桿下料機構 |
| JP2022084198A (ja) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | 日本国土開発株式会社 | ハンドリング装置 |
| WO2024143474A1 (ja) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | 川崎重工業株式会社 | ロボットの関節構造体およびロボット |
-
1993
- 1993-07-13 JP JP17308293A patent/JPH0724754A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08323663A (ja) * | 1995-06-06 | 1996-12-10 | Meidensha Corp | 産業用マニプレータ |
| KR100568267B1 (ko) * | 2003-06-03 | 2006-04-05 | 학교법인 울산공업학원 | 고토크 체결용 조력장치 및 그 조력방법 |
| JP2011515280A (ja) * | 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 | 流体船積みおよび／または荷降ろしシステム用の直接制御、特に比例制御および／または直線的制御式装置 |
| TWI476068B (zh) * | 2012-06-04 | 2015-03-11 | Hiwin Tech Corp | 多連桿下料機構 |
| JP2022084198A (ja) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | 日本国土開発株式会社 | ハンドリング装置 |
| WO2024143474A1 (ja) * | 2022-12-28 | 2024-07-04 | 川崎重工業株式会社 | ロボットの関節構造体およびロボット |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2610094B2 (ja) | 産業用マニプレータの制御装置 | |
| JPH04250222A (ja) | 油圧パワーショベルの操作方法 | |
| WO1999033617A1 (en) | Arm structure for man type working robots | |
| JPS5937199B2 (ja) | 産業用操縦装置 | |
| US5062755A (en) | Articulated arm control | |
| JP4215944B2 (ja) | 油圧ショベルのフロント制御装置 | |
| JPH0724754A (ja) | 作業用ロボット及びその制御方法 | |
| JP5770067B2 (ja) | ロボットアーム | |
| JPH1169545A (ja) | マニピュレータ装置及びその誘導制御方法 | |
| JP7388870B2 (ja) | ロボットシステムおよび制御装置 | |
| JP3263939B2 (ja) | マニピュレータ操作装置 | |
| WO1995002487A1 (en) | Manipulator | |
| JPH1177446A (ja) | 汎用治具 | |
| JP2000303492A (ja) | 建設機械のフロント制御装置 | |
| JPH02279289A (ja) | 工業用ロボット | |
| JPH10202568A (ja) | 産業用ロボットおよびその教示方法 | |
| JPH0414531A (ja) | 作業機の制御装置 | |
| JPH0762803B2 (ja) | アーム式作業機の駆動制御装置 | |
| JPH07107276B2 (ja) | 作業機の制御装置 | |
| JP3397317B2 (ja) | 力フィードバック型操縦装置 | |
| JPS6327113B2 (ja) | ||
| JP3266714B2 (ja) | マニピュレータの姿勢角度制御装置 | |
| JP3705661B2 (ja) | 建設機械の作業機の姿勢制御装置 | |
| JPH0811374B2 (ja) | マスタスレ−ブ制御装置 | |
| JPS5810197B2 (ja) | エンカツソウジユウソウチ |