JPS5856784A

JPS5856784A - テイ−チング時におけるロボツトの駆動方法

Info

Publication number: JPS5856784A
Application number: JP15217581A
Authority: JP
Inventors: 小柳　晴生; 純一小林
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-09-28
Filing date: 1981-09-28
Publication date: 1983-04-04

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。

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。

近年、特に製造加工業の分野においては、溶接。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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
。

また、上記のように構成した力覚センサ１では。

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。

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。

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。

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。

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／２ｆβ＝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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims

【特許請求の範囲】

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。