JPS5856784A - Method of driving robot when teaching - Google Patents

Method of driving robot when teaching

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Publication number
JPS5856784A
JPS5856784A JP15217581A JP15217581A JPS5856784A JP S5856784 A JPS5856784 A JP S5856784A JP 15217581 A JP15217581 A JP 15217581A JP 15217581 A JP15217581 A JP 15217581A JP S5856784 A JPS5856784 A JP S5856784A
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JP
Japan
Prior art keywords
mechanical hand
force
robot
axis
teaching
Prior art date
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Pending
Application number
JP15217581A
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Japanese (ja)
Inventor
小柳 晴生
純一 小林
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ティーチング時におけるロボットの駆動方
法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for driving a robot during teaching.

近年、特に製造加工業の分野においては、溶接。In recent years, welding has become popular, especially in the manufacturing and processing industry.

塗装1組立2機械加工等の作業を自動化して省力化を計
るために、各種の産業用ロボットの開発が盛んである。
Various industrial robots are being actively developed in order to save labor by automating tasks such as painting, assembly, and machining.

この産業用ロボットとしては、例えば人間の上肢の動作
機能に類似した様々な動作機能や認識機能及び感覚機能
等を有して自律的に行動し得る知能(インテリジェント
)ロボットが主流になりつつある。
As industrial robots, intelligent robots that can act autonomously and have various movement functions, recognition functions, sensory functions, etc. similar to those of human upper limbs, for example, are becoming mainstream.

そして、このような産業用ロボットにあっては、溶接、
塗装1組立、研磨等に必要な動作軌跡データ(移動デー
タ)を得るために、ロボットのアームを例えば直接人力
によって動かすことによって、通過すべき点の座標を記
憶させる所謂直接ティーチング方式を採ることがある。
And, for such industrial robots, welding,
Painting 1 In order to obtain movement trajectory data (movement data) necessary for assembly, polishing, etc., it is possible to adopt a so-called direct teaching method in which the robot's arm is moved directly by human power to memorize the coordinates of points to be passed. be.

ところで、この直接ティーチング方式を実現させるには
、アームの各軸を人力によって容易に動かせるように、
アームの各軸と駆動モータとの間に介装する減速機とし
て、逆伝達効率の良好なもの(例えばス・P−ギアによ
って構成した減速機)を使用する必*がある。
By the way, in order to realize this direct teaching method, each axis of the arm must be easily moved by human power.
As the reducer interposed between each axis of the arm and the drive motor, it is necessary to use a reducer with good reverse transmission efficiency (for example, a reducer configured with S/P gears).

しかしながら、それでは使用し得る減速機が限定されて
しまい、ロボットに必要な小型で伝達効率の良い減速機
(例えば商品名・・−モニツクドラ、イブ等)を使用す
ることができない。
However, this limits the number of speed reducers that can be used, and it is not possible to use a small speed reducer with good transmission efficiency (for example, product names such as Monikdra, Eve, etc.) required for the robot.

また、逆伝達効率の良い減速機を用いても、アームの先
端部の手首以外の比較的慣性の大きい部分(腰部等)を
動かすには、ある程度大きな力を必装とするため、ロボ
ットを自由に動かすには限界がめった。
In addition, even if a reducer with good reverse transmission efficiency is used, a certain amount of force is required to move parts of the arm with relatively large inertia other than the wrist (such as the waist), which makes the robot free. There was a limit to how far I could move it.

この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので
、アームの先端にメカニカルハンドラ具備した多軸ロボ
ットにおいて、ティーチング時に、前記メカニカル・・
ンドに加わる力め方向を検出して、その検出した力の方
向に前記メカニカルハンドが移動するようにアームの各
軸を駆動制御するようにしたティーチング時におけるロ
ボットの駆動方法を提供して、逆伝達効率の良くない減
速機を用いたロボット<あっても、教示者が直接容易に
ティーチングを行なえるようにする。
This invention has been made in view of the above background, and in a multi-axis robot equipped with a mechanical handler at the tip of the arm, the mechanical...
A method for driving a robot during teaching is provided in which the direction of force applied to the hand is detected, and each axis of the arm is controlled so that the mechanical hand moves in the direction of the detected force. Even if a robot uses a reducer with poor transmission efficiency, the teacher can easily teach directly.

以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

第1図は、この発明を適用した多軸ロボットの1111
構成を示−す記号図である。
Figure 1 shows a multi-axis robot 1111 to which this invention is applied.
It is a symbolic diagram showing the configuration.

同図において、R+、R2は夫々回転する軸を、P1〜
P4は夫々旋回する軸を示しており、これ等の各軸R7
,R2、P1〜P4  によって構成されるアームの先
端、すなわち軸P4とメカニカルノ・ンドMHとの間に
後述する力覚センサ1を介挿しである。
In the same figure, R+ and R2 respectively represent rotating axes from P1 to
P4 indicates the axis of rotation, and each of these axes R7
, R2, P1 to P4, that is, a force sensor 1, which will be described later, is inserted between the shaft P4 and the mechanical node MH.

軸P51P4.R2によって構成される手首部Tとメカ
ニカル・・ンドMHは1例えば第2図に示すように構成
されている。
Axis P51P4. The wrist portion T constituted by R2 and the mechanical arm MH are constructed as shown in FIG. 2, for example.

力覚センサ1は、例えば第3図及び第4図に示すような
構造となっている。
The force sensor 1 has a structure as shown in FIGS. 3 and 4, for example.

両図において、軸P4側に取り付ける車輪状の基盤2と
メカニカルノ・ンドMH側に取り付ける円盤状の基盤3
とは1疎開節継手4によって連結しである。
In both figures, a wheel-shaped base 2 is attached to the shaft P4 side, and a disc-shaped base 3 is attached to the mechanical node MH side.
and 1 are connected by a loose joint 4.

そして、基盤6の外周部には、互いに120°ずつ位相
をずれさせた位置に3個のロードセル5〜7を取付けて
あり、これ等の各ロードセル5〜7に夫々対応する基盤
2の各位置にピン8〜10を螺入して各ピン8〜10の
先端がロードセル5〜7に当接するようにしである。
Three load cells 5 to 7 are attached to the outer circumference of the base 6 at positions shifted by 120° from each other in phase, and each position of the base 2 corresponds to each load cell 5 to 7. The pins 8 to 10 are screwed in so that the tips of the pins 8 to 10 come into contact with the load cells 5 to 7.

なお、ロードセル5〜7はピン8〜10によってプリロ
ードが与えられ、且つ谷々の初期出力を等しくしである
Note that the load cells 5 to 7 are given preload by pins 8 to 10, and the initial outputs of the valleys and valleys are made equal.

また、上記のように構成した力覚センサ1では。Moreover, in the force sensor 1 configured as described above.

基盤3の中心に加わる力は、球関節継手4を介して軸P
4に伝達されるため、その力を検出できないので、その
力を検出する場合は、基盤2のリム部2aに歪みゲージ
を貼着しておけば良い。
The force applied to the center of the base 3 is applied to the axis P via the ball joint 4.
4, the force cannot be detected. Therefore, if the force is to be detected, a strain gauge may be attached to the rim portion 2a of the base plate 2.

ただし、以下に説明する実施例では、そのような力のみ
が発生するようなメカニカル/・ンドMHの押し方が非
常に稀れであるため、歪みゲージを貼着しない力覚セン
サ1を用いる。
However, in the embodiment described below, the force sensor 1 to which no strain gauge is attached is used because it is very rare to press the mechanical/hand MH in such a way that only such force is generated.

第3図及び第4図に示したように構成した力覚セ/す1
を、第1図及び第2図に示すように軸P4とメカニカル
ハンドMHとの間に介装することにより、ティーチング
に際して、メカニカルハンドMHを教示者が所望の方向
に押した時に、その押し方に応じてメカニカルノ・ンド
MHに加わる力の方向を示す信号を出力することが可能
となる。
Force sense unit 1 constructed as shown in Figures 3 and 4
is interposed between the shaft P4 and the mechanical hand MH as shown in FIGS. 1 and 2, so that when the teacher pushes the mechanical hand MH in a desired direction during teaching, the method of pushing the mechanical hand MH can be easily controlled. It becomes possible to output a signal indicating the direction of the force applied to the mechanical node MH in accordance with the mechanical node MH.

第5図は、この発明の一実施例を示す処理回路のブロッ
ク図である。
FIG. 5 is a block diagram of a processing circuit showing an embodiment of the present invention.

同図において、演算回路11は、メカニカルハンドMH
を所定方向に押した時に力覚センサ1の各ロードセル5
〜7から出力される検出信号f1〜f3  に基づいて
、 fαニーf++f2/2 +fs/2 fβ=i〒/2(f2−fs) fγ二f++f2+f3 を夫々演算するようになっている。 ただし、前述した
ように力覚センサ1に歪みゲージを付加した場合は、f
γはロードセル5〜7の検出信号f1〜f3の和に加え
て、歪みケ9−ジの出力も加算する。
In the figure, the arithmetic circuit 11 is connected to the mechanical hand MH.
Each load cell 5 of the force sensor 1 is pressed in a predetermined direction.
Based on the detection signals f1 to f3 outputted from 7, fα knee f++ f2/2 + fs/2 fβ=i〒/2(f2-fs) fγ2 f++ f2+f3 are calculated, respectively. However, if a strain gauge is added to the force sensor 1 as described above, f
γ is the sum of the detection signals f1 to f3 of the load cells 5 to 7, as well as the output of the strain cage 9.

ティーチングペンダント12は、ロボットの作業姿勢を
決定するもので、教示者がこのティーチングペンダント
12を操作すると、その操作信号ST がインターフェ
ース16を介して中央処理部14に入力され、そこでそ
の操作信号STに応じた移動データに変換された後、サ
ー〆コントローラ15及び図示しない各軸の駆動モータ
等を介してロボットの各軸が駆動される。 なお、ティ
ーチング時において、メカニカルハンドMHにワークを
把持させる場合もこのティーチングペンダント12を操
作する。
The teaching pendant 12 determines the working posture of the robot. When the instructor operates the teaching pendant 12, the operation signal ST is inputted to the central processing unit 14 via the interface 16, where the operation signal ST is After the data is converted into corresponding movement data, each axis of the robot is driven via the sensor controller 15 and a drive motor for each axis (not shown). Note that during teaching, the teaching pendant 12 is also operated when the mechanical hand MH is to grip a workpiece.

インターフェース13は、中央処理部14からの指令に
よって演算回路11から出方される演算結果fα、fβ
、fγをデジタル信号に変換して、中央処理部14に伝
送する役目をなす。
The interface 13 receives calculation results fα and fβ output from the calculation circuit 11 according to instructions from the central processing unit 14.
, fγ into digital signals and transmits them to the central processing unit 14.

中央処理部14は、マイクロコンピュータ等ニよって構
成され、例えば第6図に示す70−図のような処理を行
なう。
The central processing section 14 is composed of a microcomputer or the like, and performs processing as shown in FIG. 6, for example, at 70--.

すなわち、先ず5TEPIでインターフェース13を介
して演算回路11から出力される演算結果fα。
That is, first, the calculation result fα is output from the calculation circuit 11 via the interface 13 at 5 TEPI.

fr、frをデジタル信号の形で取り込み、5TEP2
でf7が設定IIi!fo よシ大きいか否かをチェッ
クする。
Take in fr, fr in the form of digital signals, 5TEP2
So f7 is set IIi! fo Check whether it is very large.

そして、fr≦f、  なら5TEP 1に戻シ、fr
>fo  なら5TEP3に進む。 なお、5TEP2
のようなチェックを行なうのは、メカニカルハンドべる
処理を行なうためのものである。
Then, if fr≦f, return to 5TEP 1, fr
>fo, proceed to 5TEP3. In addition, 5TEP2
Checks such as these are performed for mechanical hand handling.

5TEP3では、取り込んだfα、fr、frに基づい
て手首座標系における力F(メカニカル・・ンドMHに
対する押付力)の方向余弦tH、mH、nHを求める。
In 5TEP3, the direction cosine tH, mH, and nH of the force F (pressing force against the mechanical hand MH) in the wrist coordinate system are determined based on the acquired fα, fr, and fr.

すなわち、第7図に示すようにメカニカル・・ンドMH
の着力点Pに加わる力Fは、F(fα、fr。
That is, as shown in FIG.
The force F applied to the point of force P is F(fα, fr.

fr)〔力ベクトル〕と表わせるから、力覚センサ1の
基盤2(第4図)を含む手首面16の例えば支点Q(球
関節継手4の中心に相当する)を原点とする手首座標系
(z、yes)におけるF(fα。
Since it can be expressed as fr) [force vector], the wrist coordinate system whose origin is, for example, the fulcrum Q (corresponding to the center of the ball joint 4) of the wrist surface 16 including the base 2 of the force sensor 1 (FIG. 4) F(fα. in (z, yes).

fr、 f、 )の方向余弦tH、mH+ 7LHは、
ヂ9 を演算することによって求めることができる。
The direction cosine tH, mH + 7LH of fr, f, ) is
It can be obtained by calculating も9.

5TEP4では1口がットの絶対座標系における手首面
16の支点Qの位置及び方向データに基づいて、5TE
P3で求めた手首座標系における方向余弦zn 、 m
)I 、 nHをロボットの絶対座標系における方向余
弦10 + tnO+ nOに座標変換する・なお、こ
の方向余弦ZO+ ?FlO* tioがメカニカル・
・ンドMHに加えた力Fのロボットの絶対座標系におけ
る方向を示している。
In 5TEP4, based on the position and direction data of the fulcrum Q of the wrist surface 16 in the absolute coordinate system of the
Direction cosine zn, m in the wrist coordinate system obtained in P3
)I, nH to the direction cosine 10 + tnO+ nO in the absolute coordinate system of the robot.In addition, this direction cosine ZO+ ? FlO* tio is mechanical
・It shows the direction of the force F applied to the hand MH in the robot's absolute coordinate system.

また1ロボットの絶対座標系における手首面16の支点
Qの位置及び方向データは、ロボットの各軸に設けた内
界センサ(ボテンンヨメータ等)の出力から求めること
ができる。
Further, the position and direction data of the fulcrum Q of the wrist surface 16 in the absolute coordinate system of one robot can be obtained from the output of an internal sensor (such as a yometer) provided on each axis of the robot.

5TEP5では% 5TEP4で求めた方向(’o 1
fiQ + tio)にメカニカルハンドMHが予め定
めた設定値δだけ設定速度υ。で移動するための、各軸
の移動データをサーボコントローラ15に出力し、それ
によってメカニカルハンドMHを上記の条件で移動させ
る。 ただし、この各軸の駆動制御に際しては、ティー
チング波ンダント12で決定したロボットの作業姿勢、
すなわち手首面16の方向が変化しないような各軸の移
動データが演算される。
In 5TEP5, the direction obtained in % 5TEP4 ('o 1
fiQ + tio), the mechanical hand MH sets the set speed υ by a predetermined set value δ. The movement data for each axis is output to the servo controller 15 to move the mechanical hand MH under the above conditions. However, when controlling the drive of each axis, the working posture of the robot determined by the teaching wave dant 12,
That is, movement data for each axis is calculated such that the direction of the wrist surface 16 does not change.

そして、5TEP6では、メカニカルハンドMHの移動
後、各軸の移動酸を各軸に設けた内界上/すの出力を読
むことによって得て、それを図示しないティーチングメ
モリに記憶した後5TEPIに戻る。
Then, in 5TEP6, after the mechanical hand MH moves, the moving acid of each axis is obtained by reading the output of the inner world provided on each axis, and after storing it in a teaching memory (not shown), the process returns to 5TEPI. .

中央処理部14は以上のように動作するので、教示者は
、メカニカルハンドMHが移動して止まる毎にメカニカ
ルハンドMHを所望の方向に押す(この押し付は力によ
って直接ロボットを動かす訳ではない)だけで、ロボッ
トの作業動作をティーチングすることができる。
Since the central processing unit 14 operates as described above, the instructor pushes the mechanical hand MH in a desired direction every time the mechanical hand MH moves and stops (this pushing does not directly move the robot by force). ) can teach the robot's work movements.

なお、力覚センサ1の各ロードセル5〜7には、メカニ
カルハンドMHの姿勢に応じてそれ自体あるいは把持し
たワークを含めた重力負荷が加わるので、メカニカルハ
ンドMHを押す前に、ロードセル5〜7の出力を読んで
、それを各ロードセル5〜7の初期出力として前述の処
理を行なうようにすれば、ティーチングの精度が向上す
る。
Incidentally, since the load cells 5 to 7 of the force sensor 1 are subjected to gravity loads including themselves or the gripped workpiece depending on the posture of the mechanical hand MH, the load cells 5 to 7 of the force sensor 1 are If the above output is read and used as the initial output of each load cell 5 to 7 to perform the above-mentioned processing, the accuracy of teaching will be improved.

以上述べたように、この発明によればティーチ77時に
教示者がメカニカルハンドを所望の方向に押すと、その
方向にメカニカルハンドが移動するようにロボットの各
軸が自動的に駆動されるようにしたので、逆伝達効率の
良くない減速機を利用できるばかりか、比較的慣性の大
きい部分を直接動かさなくて済む効果もある。
As described above, according to the present invention, when the teacher pushes the mechanical hand in a desired direction during teaching 77, each axis of the robot is automatically driven so that the mechanical hand moves in that direction. This not only makes it possible to use a reducer with poor reverse transmission efficiency, but also eliminates the need to directly move parts with relatively large inertia.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、この発明を適用した多軸OXノドの軸構成を
示す記号図、 第2図は、同じくその手首部の具体例を示す平面図、 第3図は、同じくその力覚センサの一例を示す平面図、 第4図は、第3図のIV−IV線に沿う断面図、第5図
は、この発明の一実施例を示す処理回路のブロック図、 第6図は、第5図における中央処理部が実行する処理フ
ロー図、 第7図は、第6図の処理フロー図の説明に供する説明図
である。 1・・・力覚センサ   2,6・・・基盤4・・・球
関節継手   5〜7・・・ロードセル8〜10・・・
ピン   11・・・演算回路14・・中央、処理部 
15・・・サーyI?コントローラMH・・・メカニカ
ルハンド 第6図 第7図 令 : 46
FIG. 1 is a symbolic diagram showing the axis configuration of a multi-axis OX throat to which the present invention is applied. FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3; FIG. 5 is a block diagram of a processing circuit showing an embodiment of the present invention; FIG. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the processing flow diagram shown in FIG. 6. 1... Force sensor 2, 6... Base 4... Ball joint joint 5-7... Load cell 8-10...
Pin 11... Arithmetic circuit 14... Center, processing section
15...Sir? Controller MH...Mechanical hand Figure 6 Figure 7 Order: 46

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アームの先端にメカニカルハンドを具備した多軸ロ
ボットにおいて、ティーチング時に、前記メカニカルハ
ンドに加わる力の方向を前記アームの先端とメカニカル
ハンドとの間に介装した力覚センサの出力に基づいて検
出して、その検出結果に基づいて前記アームを構成する
各軸を駆動制御して、前記メカニカルハンドを検出した
力の方向に移動させるようにしたことを特徴とするティ
ーチング時における口+l?ロボット動方法。
1. In a multi-axis robot equipped with a mechanical hand at the tip of an arm, during teaching, the direction of the force applied to the mechanical hand is detected based on the output of a force sensor interposed between the tip of the arm and the mechanical hand. and, based on the detection result, drive-controls each axis forming the arm to move the mechanical hand in the direction of the detected force. Robot movement method.
JP15217581A 1981-09-28 1981-09-28 Method of driving robot when teaching Pending JPS5856784A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58169986U (en) * 1982-05-07 1983-11-12 オムロン株式会社 Teaching equipment for industrial robots
JPS60189511A (en) * 1984-03-09 1985-09-27 Fujitsu Ltd Teaching method of product processor
JPS6268790U (en) * 1985-10-18 1987-04-30

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