JPS6334609A - 複腕装置 - Google Patents
複腕装置Info
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- JPS6334609A JPS6334609A JP61178015A JP17801586A JPS6334609A JP S6334609 A JPS6334609 A JP S6334609A JP 61178015 A JP61178015 A JP 61178015A JP 17801586 A JP17801586 A JP 17801586A JP S6334609 A JPS6334609 A JP S6334609A
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- Japan
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- force
- workpiece
- arm
- moment
- hand
- Prior art date
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- Granted
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Program-control systems
- G05B19/02—Program-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the program is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
- G05B19/423—Teaching successive positions by walk-through, i.e. the tool head or end effector being grasped and guided directly, with or without servo-assistance, to follow a path
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、複数のアームを有する産業用ロボットにおい
て、複数アームで１つのワークを持って作業を行う場合
に、ワークに作用する外力に従って複数アームの動作を
決定しワークを移動するシステムに関するものである。
て、複数アームで１つのワークを持って作業を行う場合
に、ワークに作用する外力に従って複数アームの動作を
決定しワークを移動するシステムに関するものである。
このような動作の一例としては、複数アームの動作教示
時に操作者がワークを移動したい方向にワークに力を加
えることによりアームを動作させる直接教示等がある。
時に操作者がワークを移動したい方向にワークに力を加
えることによりアームを動作させる直接教示等がある。
従来の技術
従来、２台のアームを同時に動作させて作業を行うロボ
ットとしてマスタースレーブ方式によるものがあった。
ットとしてマスタースレーブ方式によるものがあった。
これは、マスターアームと呼ばれる片方のアームを動か
した時に、スレーブアームと呼ばれる他方のアームがマ
スターアームの動作に従って動作するものである。
した時に、スレーブアームと呼ばれる他方のアームがマ
スターアームの動作に従って動作するものである。
第９図はマスタースレーブ方式の複腕システムでワーク
を支持している場合の説明図である。スレーブアーム４
１はマスターアーム４０の動作に追従シ、スレーブアー
ムのハンド４１の基部にとりつけられた力センサ４４に
より検出される力に従ってスレーブアームの先端位置を
修正することでワーク４５に作用する力を調節している
。
を支持している場合の説明図である。スレーブアーム４
１はマスターアーム４０の動作に追従シ、スレーブアー
ムのハンド４１の基部にとりつけられた力センサ４４に
より検出される力に従ってスレーブアームの先端位置を
修正することでワーク４５に作用する力を調節している
。
発明が解決しようとする問題点
マスタースレーブ方式により複数アームに動作をさせる
ためには、まずマスターアームを操作して動かすことが
必要である。複数アームでワークを支持した状態で直接
教示を行う場合、ワークと各アームのハンドとの間に力
が作用しているため、操作者が直接マスターアームに対
して力をかけることによって動作させる方式では、ワー
クとの間に作用する力と操作者による力との判別が困難
であるという問題点がある。また、２台のアームを同時
に動作させてワークの位置決めを件本作→妾行う作業を
教示する場合、アームに力をかけるよりもワーク自体を
直接操作して各アームが動作する方が操作者にとってわ
かりゃすく都合のよいことが多い。
ためには、まずマスターアームを操作して動かすことが
必要である。複数アームでワークを支持した状態で直接
教示を行う場合、ワークと各アームのハンドとの間に力
が作用しているため、操作者が直接マスターアームに対
して力をかけることによって動作させる方式では、ワー
クとの間に作用する力と操作者による力との判別が困難
であるという問題点がある。また、２台のアームを同時
に動作させてワークの位置決めを件本作→妾行う作業を
教示する場合、アームに力をかけるよりもワーク自体を
直接操作して各アームが動作する方が操作者にとってわ
かりゃすく都合のよいことが多い。
問題点を解決するための手段
上記のような問題点を解決するために、本発明の第１の
発明は、ワークに作用する外力の目標値を設定する目標
合力設定手段と、各アームのハンド基部に取り付けられ
る力センサ手段と、各ハンドとワークの間に作用する力
を算出する検出力座標変換手段と、算出された力の合力
を算出する合力算出手段と、算出された合力から目標合
力を差し引いた力に従って各アームの動作指令を行う検
出力動作制御手段を有している。
発明は、ワークに作用する外力の目標値を設定する目標
合力設定手段と、各アームのハンド基部に取り付けられ
る力センサ手段と、各ハンドとワークの間に作用する力
を算出する検出力座標変換手段と、算出された力の合力
を算出する合力算出手段と、算出された合力から目標合
力を差し引いた力に従って各アームの動作指令を行う検
出力動作制御手段を有している。
また、本発明の第２の発明は、ワークに作用する力およ
びモーメント（以下刃□・モーメントと記す）の目標値
を設定する目標合力設定手段と、各アームのハンド基部
に取り付けられた力およびモーメントを検出する力セン
サ手段と、各ハンドとワークの間に作用する力・モーメ
ントを算出してワーク上の一点に関する力・モーメント
に座標変換を行う検出力座標変換手段と、座標変換され
た合力・モーメントを加算してワークに作用する力・モ
ーメントの合力を算出する合力算出手段と、算出された
力・モーメントから目標合力を差し引いた力・モーメン
トに従ってワークの移動を行うように各アームの動作指
令を行う検出力動作制御手段を有している。
びモーメント（以下刃□・モーメントと記す）の目標値
を設定する目標合力設定手段と、各アームのハンド基部
に取り付けられた力およびモーメントを検出する力セン
サ手段と、各ハンドとワークの間に作用する力・モーメ
ントを算出してワーク上の一点に関する力・モーメント
に座標変換を行う検出力座標変換手段と、座標変換され
た合力・モーメントを加算してワークに作用する力・モ
ーメントの合力を算出する合力算出手段と、算出された
力・モーメントから目標合力を差し引いた力・モーメン
トに従ってワークの移動を行うように各アームの動作指
令を行う検出力動作制御手段を有している。
また、本発明の第３の発明は、ワークの重量と重心位置
を記憶するワーク重量設定手段と、各アームのハンド基
部に取り付けられたら軸力センサ手段と、各ノ・ンドと
ワークの間に作用する力・モーメントを算出してワーク
上の一点に関する力・モーメントに座標変換を行う検出
力座標変換手段と、座標変換された合力・モーメントを
加算してワークに作用する力・モーメントの合力を算出
する合力算出手段と、ワーク重量と重心位置とから計算
されるワーク自重による力・モーメントの因子を前記力
・モーメントの合力から差し引いた力・モーメントに従
ってワークの移動を行うように各アームに動作指令を行
う検出力動作制御手段を有している。
を記憶するワーク重量設定手段と、各アームのハンド基
部に取り付けられたら軸力センサ手段と、各ノ・ンドと
ワークの間に作用する力・モーメントを算出してワーク
上の一点に関する力・モーメントに座標変換を行う検出
力座標変換手段と、座標変換された合力・モーメントを
加算してワークに作用する力・モーメントの合力を算出
する合力算出手段と、ワーク重量と重心位置とから計算
されるワーク自重による力・モーメントの因子を前記力
・モーメントの合力から差し引いた力・モーメントに従
ってワークの移動を行うように各アームに動作指令を行
う検出力動作制御手段を有している。
作 用
第１図は本発明の構成に関する説明図であり、第２図は
本発明の複腕装置を用いて直接教示を行う場合の処理を
示すフローチャートである。まず、複数アーム１３．１
４でワークを支持した状態で各力センサ手段１，２によ
り検出された力を検出力座標変換手段３，４によりワ
−クと各ノ・ンドの間に作用する力を算出し、合力算出
手段子によりワークに作用している重力すなわちワーク
自重を求め、これを目標合力設定手段９により目標合力
として記憶する１、そして直接教示の終了が指示される
まで次の処理を繰り返する。
本発明の複腕装置を用いて直接教示を行う場合の処理を
示すフローチャートである。まず、複数アーム１３．１
４でワークを支持した状態で各力センサ手段１，２によ
り検出された力を検出力座標変換手段３，４によりワ
−クと各ノ・ンドの間に作用する力を算出し、合力算出
手段子によりワークに作用している重力すなわちワーク
自重を求め、これを目標合力設定手段９により目標合力
として記憶する１、そして直接教示の終了が指示される
まで次の処理を繰り返する。
力センサ手段１．２により検出される力を検出力座標変
換手段３，４によりワークと各ノ・ンドの間に作用する
力に変換し、合力算出手段７によりワークに作用してい
る力の合力を算出する。検出力動作制御手段８により、
算出された合力からはじめに記憶された目標合力すなわ
ちワーク自重を差し引いた力に従って各アーム制御手段
６，６に動作指令を行う。直接教示では、目標合力を差
し引いた力と同じ向きに７・ンド位置を移動するように
動作指令を行うが、動作の方向に関する制限がある場合
には、動作可能な方向を指定し、目標合力を差し引いた
力を指定された方向に射影変換し、これに従って各アー
ム制御手段６，６に動作指令を行うこともできる。
換手段３，４によりワークと各ノ・ンドの間に作用する
力に変換し、合力算出手段７によりワークに作用してい
る力の合力を算出する。検出力動作制御手段８により、
算出された合力からはじめに記憶された目標合力すなわ
ちワーク自重を差し引いた力に従って各アーム制御手段
６，６に動作指令を行う。直接教示では、目標合力を差
し引いた力と同じ向きに７・ンド位置を移動するように
動作指令を行うが、動作の方向に関する制限がある場合
には、動作可能な方向を指定し、目標合力を差し引いた
力を指定された方向に射影変換し、これに従って各アー
ム制御手段６，６に動作指令を行うこともできる。
以上の処理を繰り返すことにより、各アームは操作者の
ワークへの力に従って動作し、操作者はワークに力を加
えることによって複数アーム動作の直接教示を行うこと
ができる。
ワークへの力に従って動作し、操作者はワークに力を加
えることによって複数アーム動作の直接教示を行うこと
ができる。
第２の発明では、力センサ手段を用いてワークと各ハン
ドとの間に作用する力とともにモーメントを検出し、検
出力座標変換手段３，４によりワーク上の一点に関する
力・モーメントに座標変換し、目標合力設定手段９によ
り設定された力・モーメントを差し引いて得られる力・
モーメントに従って各アームを動作させる。モーメント
を検出し、これを用いて各アームの動作を決めるだめ、
ワークに対する回転力に応じた複数アーム動作が可能と
なっている。
ドとの間に作用する力とともにモーメントを検出し、検
出力座標変換手段３，４によりワーク上の一点に関する
力・モーメントに座標変換し、目標合力設定手段９によ
り設定された力・モーメントを差し引いて得られる力・
モーメントに従って各アームを動作させる。モーメント
を検出し、これを用いて各アームの動作を決めるだめ、
ワークに対する回転力に応じた複数アーム動作が可能と
なっている。
第３図は本発明の第３の発明の構成に関する説明図であ
る。ここで６軸力センサ手段とは、第４図に示すように
直交する３ＩＩＩＩＩ］方向の力と前記３軸のまわりの
モーメントを検出するものである。第３の発明では、ワ
ークの重量と重心位置をワーク重量設定手段１２により
記憶しておき、各アームのハンド基部に取り付けられだ
６軸力センサ手段１０．１１によりワークと各ノ・ンド
の間に作用する力とモーメントを検出し、検出力座標変
換手段３．４によりワーク上の一点に関する力・モーメ
ントに座標変換し、合力算出手段７によりワークに作用
する力・モーメントの合力を算出し、ワークの重量と重
心位置から算出されるワーク自重による力・モーメント
の因子を、ワークに作用する力・モーメントの合力から
差し引いて得られる値に従って検出力動作制御手段８が
各アームの動作指令を行う。ワークの重量と重心位置を
記憶しておき、ワークの姿勢が変化してもワーク自重の
影響なく直接教示できるように、ワーク自重による力・
モーメントをワークに作用する力・モーメン斗の合力か
ら差し引いて得られる値に従って、ワークの移動・回転
が決定されている。
る。ここで６軸力センサ手段とは、第４図に示すように
直交する３ＩＩＩＩＩ］方向の力と前記３軸のまわりの
モーメントを検出するものである。第３の発明では、ワ
ークの重量と重心位置をワーク重量設定手段１２により
記憶しておき、各アームのハンド基部に取り付けられだ
６軸力センサ手段１０．１１によりワークと各ノ・ンド
の間に作用する力とモーメントを検出し、検出力座標変
換手段３．４によりワーク上の一点に関する力・モーメ
ントに座標変換し、合力算出手段７によりワークに作用
する力・モーメントの合力を算出し、ワークの重量と重
心位置から算出されるワーク自重による力・モーメント
の因子を、ワークに作用する力・モーメントの合力から
差し引いて得られる値に従って検出力動作制御手段８が
各アームの動作指令を行う。ワークの重量と重心位置を
記憶しておき、ワークの姿勢が変化してもワーク自重の
影響なく直接教示できるように、ワーク自重による力・
モーメントをワークに作用する力・モーメン斗の合力か
ら差し引いて得られる値に従って、ワークの移動・回転
が決定されている。
実施例
第６図は本発明の一実施例における複腕装置の説明図で
ある７２台のアームはいずれも６軸垂直各間節ロボット
アーム１８，１７であり、動作許容範囲内で先端のハン
ドを任意の位置姿勢にとることができる。ハンドの位置
姿勢は、次のような４×４行列で表わされる。
ある７２台のアームはいずれも６軸垂直各間節ロボット
アーム１８，１７であり、動作許容範囲内で先端のハン
ドを任意の位置姿勢にとることができる。ハンドの位置
姿勢は、次のような４×４行列で表わされる。
ただしＮ、 、Ｏ，、Ａ、、アームｉのハンドに固定し
た座標系Ｈ工のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ１１１］正方向の単位ベ
クトルで、Ｐｉ は座標系ｈｉ の原点の位置ベクトル
である。
た座標系Ｈ工のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ１１１］正方向の単位ベ
クトルで、Ｐｉ は座標系ｈｉ の原点の位置ベクトル
である。
各アームのハンド基部には６＠力センサ手段１０゜１１
が敗り付けられており、ハンドの姿勢に従ってハンドの
自重による力・モーメントを除去して、ワークとハンド
の間に作用する力を検出することができる。本実施例の
６１１１［１１力センサ手段は弾性体にひずみゲージを
貼り付けたものであり、ひずみゲージの出力から第４図
に示すように直交する３４ｑｔ１方向の力と前記３軸の
まわりのモーメントを検出するセンサである。
が敗り付けられており、ハンドの姿勢に従ってハンドの
自重による力・モーメントを除去して、ワークとハンド
の間に作用する力を検出することができる。本実施例の
６１１１［１１力センサ手段は弾性体にひずみゲージを
貼り付けたものであり、ひずみゲージの出力から第４図
に示すように直交する３４ｑｔ１方向の力と前記３軸の
まわりのモーメントを検出するセンサである。
第６図は本実施例における制御装置１６の構成の説明図
である。制御装置１５は複数のマイクロコンピュータユ
ニット１８，１９，２ｏ（以下ＭＣＵと記す）と各アー
ムの関節を駆動するモータ側脚回路２２．２３とから構
成されている。各１ｖｘｃＵは共通のバス２１に接続さ
れ、２ポ一トＲＡＭを介して互いにデータ通信が可能で
あり、それぞれの１ｖｉｃＵはマイクロコンピュータと
プログラムおよびデータの格納されるメモリとＩ１０イ
ンターフェースを有している。
である。制御装置１５は複数のマイクロコンピュータユ
ニット１８，１９，２ｏ（以下ＭＣＵと記す）と各アー
ムの関節を駆動するモータ側脚回路２２．２３とから構
成されている。各１ｖｘｃＵは共通のバス２１に接続さ
れ、２ポ一トＲＡＭを介して互いにデータ通信が可能で
あり、それぞれの１ｖｉｃＵはマイクロコンピュータと
プログラムおよびデータの格納されるメモリとＩ１０イ
ンターフェースを有している。
本発明の検出力座標変換手段３，４は、１ｖｉＣＵ１９
、２０のプログラムにより実現され、アーム制御手段
６，６はＭＣＵｌ ９．２０のプログラムとモータ制御
回路２２．２３によって実現され、合力算出手段７と検
出力動作制御手段８と目標合力設定手段９またはワーク
重量設定手段１２はＭＣＵｌａのプログラムにより実現
されている。
、２０のプログラムにより実現され、アーム制御手段
６，６はＭＣＵｌ ９．２０のプログラムとモータ制御
回路２２．２３によって実現され、合力算出手段７と検
出力動作制御手段８と目標合力設定手段９またはワーク
重量設定手段１２はＭＣＵｌａのプログラムにより実現
されている。
検出力座標変換手段３，４は、６軸カセンサのＩ１０イ
ンターフェース２４．２６を介して６軸力センサ手段１
０．１１で検出されるセンサ座標系での力・モーメント
を、ハンドの現在姿勢に応してハンドに作用する重力に
よる因子を除去し、適当な座標変換を行ってワーク上の
一点に関する力・モーメントを算出する。２つの座標系
Ｃ１゜Ｃ２がある時、座標系Ｃ１から座標系Ｃ２への原
点に関する力・モーメントの変換は次のように行う。座
標系Ｃ２において座標系Ｃ１のＸ軸ＹｆｉＺ軸正方向の
単位ベクトルがそれぞれＮ、Ｏ，Ａで、座標系Ｃ１の頂
点の位置ベクトルがＰで表わされる時、座標系Ｃ１にお
ける力ベクトル Ｆｌ ”（’ｘＩ Ｔｆｙｌ １ ’ｚ１ ） ｐ
モーメントペクト／ｌ／ １ｖｉ１＝ （ｍｘｌ、
ｍ、１．ｍ、）”は、座標系Ｃ２の力ベクトル およびモーメントベクトル に変換される。ハンドに作用する重力による因子は、ハ
ンド重量とハンド重心位置が予め制御装置内に記憶され
ており、ハンド重心位置におけるハンドへの重力をハン
ド姿勢に従ってセンサ座標系に座標変換し６軸カセンサ
の検出値から差し引くことにより除去される。
ンターフェース２４．２６を介して６軸力センサ手段１
０．１１で検出されるセンサ座標系での力・モーメント
を、ハンドの現在姿勢に応してハンドに作用する重力に
よる因子を除去し、適当な座標変換を行ってワーク上の
一点に関する力・モーメントを算出する。２つの座標系
Ｃ１゜Ｃ２がある時、座標系Ｃ１から座標系Ｃ２への原
点に関する力・モーメントの変換は次のように行う。座
標系Ｃ２において座標系Ｃ１のＸ軸ＹｆｉＺ軸正方向の
単位ベクトルがそれぞれＮ、Ｏ，Ａで、座標系Ｃ１の頂
点の位置ベクトルがＰで表わされる時、座標系Ｃ１にお
ける力ベクトル Ｆｌ ”（’ｘＩ Ｔｆｙｌ １ ’ｚ１ ） ｐ
モーメントペクト／ｌ／ １ｖｉ１＝ （ｍｘｌ、
ｍ、１．ｍ、）”は、座標系Ｃ２の力ベクトル およびモーメントベクトル に変換される。ハンドに作用する重力による因子は、ハ
ンド重量とハンド重心位置が予め制御装置内に記憶され
ており、ハンド重心位置におけるハンドへの重力をハン
ド姿勢に従ってセンサ座標系に座標変換し６軸カセンサ
の検出値から差し引くことにより除去される。
アーム制御手段６，６はＭＣＵｌ８からの指令により、
指定された位置に・・ンドを移動するように、目標ハン
ド位置に応じたアームの関節角度目標値を計算し、関節
角度目標値に従ってモータ制御回路２２．２３に動作指
令を行う。各関節を駆動するモータがモータ制御回路２
２．２３により制御されてアームは動作しハンドは目標
ハンド位置に移動する。
指定された位置に・・ンドを移動するように、目標ハン
ド位置に応じたアームの関節角度目標値を計算し、関節
角度目標値に従ってモータ制御回路２２．２３に動作指
令を行う。各関節を駆動するモータがモータ制御回路２
２．２３により制御されてアームは動作しハンドは目標
ハンド位置に移動する。
複数アームの同時動作は、ＭＣＵｌｓが各アームに対応
するＭＣＵ１９．２０のアーム制御手段５．６に対して
、各アームの目標ハンド位置データを送り、同期した動
作指令を行うことにより実行される。
するＭＣＵ１９．２０のアーム制御手段５．６に対して
、各アームの目標ハンド位置データを送り、同期した動
作指令を行うことにより実行される。
ワークを支持した２台のアームは、ハンド間の相対位置
を保って動作することにより支持したワークを移動する
ことができる。このためにまず、ワーク上の一点に固定
された座標系が移動参照点として指定される。ワークの
移動経路は移動参照点の移動経路により指定される。移
動参照点Ｗは・・ンド位置と同様に４×４行列で表わさ
れる。
を保って動作することにより支持したワークを移動する
ことができる。このためにまず、ワーク上の一点に固定
された座標系が移動参照点として指定される。ワークの
移動経路は移動参照点の移動経路により指定される。移
動参照点Ｗは・・ンド位置と同様に４×４行列で表わさ
れる。
ただしＮＷ、Ｏｗ、Ａｗはそれぞれ移動参照点座標系の
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸止方向の単位ベクトルで、Ｐｗは移動
参照点座標系の原点の位置ベクトルである。
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸止方向の単位ベクトルで、Ｐｗは移動
参照点座標系の原点の位置ベクトルである。
ワークの移動を行う動作では、移動参照点から一定の相
対位置を持つ位置を目標ハンド位置として各アームの動
作指令をＭＣ０１ａが行う。移動参照点Ｗからのハンド
位置Ｈｉの相対位置Ｒ工は、ハンド位置と同様に４×４
行列で表わされ、ワークを支持した状態で Ｒ，＝”Ｆ −Ｈ，（ｉ＝１．２） によって算出される。移動参照点の目標動作位置Ｗ′に
対する各アームの目標・・ンド位置Ｈ０は、Ｒを用いて
、 Ｈ・＝ Ｗ／・Ｒ（ｉ＝１．２） で計算される。
対位置を持つ位置を目標ハンド位置として各アームの動
作指令をＭＣ０１ａが行う。移動参照点Ｗからのハンド
位置Ｈｉの相対位置Ｒ工は、ハンド位置と同様に４×４
行列で表わされ、ワークを支持した状態で Ｒ，＝”Ｆ −Ｈ，（ｉ＝１．２） によって算出される。移動参照点の目標動作位置Ｗ′に
対する各アームの目標・・ンド位置Ｈ０は、Ｒを用いて
、 Ｈ・＝ Ｗ／・Ｒ（ｉ＝１．２） で計算される。
次に本実施例において第３の発明を用いて直接教示を行
う場合について説明する。まずワーク重量設定手段１２
によりワークの重量と重心位置をメモリに格納して記憶
する。重心位置は移動参照点座標系で記憶する。そして
以下の処理を直接教示終了を指示する信号を操作者から
受けるまで繰り返す。
う場合について説明する。まずワーク重量設定手段１２
によりワークの重量と重心位置をメモリに格納して記憶
する。重心位置は移動参照点座標系で記憶する。そして
以下の処理を直接教示終了を指示する信号を操作者から
受けるまで繰り返す。
６＠力センサ手段１０．１１により検出された力・モー
メントを検出力座標変換手段３，４により、・・ンドに
作用する重力の因子を除去してワークとハンドとの間に
作用する移動参照点座標系の力・モーメントに変換し、
これを加算してワークに作用する力・モーメントの合力
を算出する。そして前に記憶されたワークの重量とワー
クの重心位置をもとにワークの重力すなわちワーク重心
位置に作用するワークの重量だけ作用する力を移動参照
点座標系の力・モーメントに座標変換し、算出された力
・モーメントの合力から差し引く。このようにして得ら
れた力・モーメントのベクトルをそれぞれＦ、Ｍとする
と、次のように移動参照点の動作目標位置Ｗ′を計算し
、各アームの目標ノ・ンド位置を算出し、動作指令を行
う。
メントを検出力座標変換手段３，４により、・・ンドに
作用する重力の因子を除去してワークとハンドとの間に
作用する移動参照点座標系の力・モーメントに変換し、
これを加算してワークに作用する力・モーメントの合力
を算出する。そして前に記憶されたワークの重量とワー
クの重心位置をもとにワークの重力すなわちワーク重心
位置に作用するワークの重量だけ作用する力を移動参照
点座標系の力・モーメントに座標変換し、算出された力
・モーメントの合力から差し引く。このようにして得ら
れた力・モーメントのベクトルをそれぞれＦ、Ｍとする
と、次のように移動参照点の動作目標位置Ｗ′を計算し
、各アームの目標ノ・ンド位置を算出し、動作指令を行
う。
移動参照点の現在位置が
とすると、
ただし、Ｒｏｔ（Ｍ’）はペクト／ｌ／ Ｍ’のまわり
にＩＭ′１だけ回転する３×３の変換行列、ｆ（ＩＦＩ
）。
にＩＭ′１だけ回転する３×３の変換行列、ｆ（ＩＦＩ
）。
ｑ（ＩＭＩ）は、それぞれ第７図に示すような関数であ
り、ワークに作用する力・モーメントの大きさに対する
移動参照点の動作量・回転量を定めた関数である。
り、ワークに作用する力・モーメントの大きさに対する
移動参照点の動作量・回転量を定めた関数である。
以上の処理のフローチャートを第８図に示す。
本発明の第２の発明を用いて直接教示を行う場合は、上
記の実施例において、ワークに作用する重力の向きが一
定であれば直接教示開始時の力・モーメントがワークの
重力による因子とみなせるので、これを目標合力として
記憶し、検出力動作制御手段８で合力から差し引く。こ
の場合、回転動作は重力方向のまわりの回転のみとなる
。
記の実施例において、ワークに作用する重力の向きが一
定であれば直接教示開始時の力・モーメントがワークの
重力による因子とみなせるので、これを目標合力として
記憶し、検出力動作制御手段８で合力から差し引く。こ
の場合、回転動作は重力方向のまわりの回転のみとなる
。
′：上だ、本発明の第１の発明を用いて直接教示を行う
場合は、上記の実施例にかいて、モーメントと回転に関
する処理を省略すればよい、３発明の効果 以上のように本発明では、複数の各アームのハンド基部
に力センサ手段を設け、検出力座標変換手段と合力算出
手段によりワークに作用する力の合力を求め、これをも
とに検出力動作制御手段により各アームに動作指令を行
うため、ワークに作用する力に従って複数アームで支持
された前記アームを移動することができ、操作者がワー
クに力を加えることによる複数アームの直接教示が可能
となる。また、第２の発明では、力とともにモーメント
を検出する力センサ手段を設け、ワークに対する直接教
示で回転動作も可能にしている。さらに、第３の発明で
は、６軸力センサ手段を各アームのハンド基部に設け、
ワーク重量設定手段により記憶されたワーク重量とワー
ク重心位置を用いてワークの姿勢変化に応じてワーク自
重による検出力・モーメントの因子を計算し除去してい
るため、ワークの重力にかかわらず回転を含むワークに
対する直接教示が可能となる。
場合は、上記の実施例にかいて、モーメントと回転に関
する処理を省略すればよい、３発明の効果 以上のように本発明では、複数の各アームのハンド基部
に力センサ手段を設け、検出力座標変換手段と合力算出
手段によりワークに作用する力の合力を求め、これをも
とに検出力動作制御手段により各アームに動作指令を行
うため、ワークに作用する力に従って複数アームで支持
された前記アームを移動することができ、操作者がワー
クに力を加えることによる複数アームの直接教示が可能
となる。また、第２の発明では、力とともにモーメント
を検出する力センサ手段を設け、ワークに対する直接教
示で回転動作も可能にしている。さらに、第３の発明で
は、６軸力センサ手段を各アームのハンド基部に設け、
ワーク重量設定手段により記憶されたワーク重量とワー
ク重心位置を用いてワークの姿勢変化に応じてワーク自
重による検出力・モーメントの因子を計算し除去してい
るため、ワークの重力にかかわらず回転を含むワークに
対する直接教示が可能となる。
第１図は本発明の第１の発明の構成に関する説明図、第
２図は直接教示の処理のフローチャート、第３図は本発
明の第３の発明の構成に関する説明図、第４図は６軸力
センサ手段の説明図、第５図は本発明の一実施例におけ
る複腕装置の説明図、第６図は本発明の一実施例におけ
る制御装置の構成の説明図、第７図は本発明の一実施例
において使用される関数の説明図、第８図ａ、ｂは本発
明の一実施例の直接教示の処理のフローチャート、第９
図はマスタースレーブ方式でワークを支持して動作する
場合の説明図である。 １．２・・・・・・力センサ手段、３，４・・・・・・
検出力座標変換手段、５，６・・・・・・アーム制御手
段、７・・・・・・合力算出手段、８・・・・・・検出
力動作制御手段、９・・・・・・目標合力設定手段、１
０．１１・・・・・・６軸力センサ手段、１２・・・・
・・ワーク重量設定手段、１３，１４・・・・・・アー
ム、１６・・・・・・制御装置、１６．１７・・・・・
・６軸垂直長間節ロボットアーム、１８，１９，２０・
・・・・・マイクロコンピュータユニット、２１・・・
・・・バス、２２．２３・・・・・・モータ制御回路、
２４．２５・・・・・力センサインターフェース、２６
．２７，２８゜２９．３０，３１ ．３２，３３，３４
，３５，３６゜３７・・・・・・モータ、３８，３９，
４２，４３・川・・ハンド、４ｏ・・・・・マスターア
ーム、４１・・・・・・スレーブアーム、４４・・・・
・・力センサ、４５・・・・・・ワーク。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 （づｍｚ ； 第５図 第６図 第７図 第８図 第８図
２図は直接教示の処理のフローチャート、第３図は本発
明の第３の発明の構成に関する説明図、第４図は６軸力
センサ手段の説明図、第５図は本発明の一実施例におけ
る複腕装置の説明図、第６図は本発明の一実施例におけ
る制御装置の構成の説明図、第７図は本発明の一実施例
において使用される関数の説明図、第８図ａ、ｂは本発
明の一実施例の直接教示の処理のフローチャート、第９
図はマスタースレーブ方式でワークを支持して動作する
場合の説明図である。 １．２・・・・・・力センサ手段、３，４・・・・・・
検出力座標変換手段、５，６・・・・・・アーム制御手
段、７・・・・・・合力算出手段、８・・・・・・検出
力動作制御手段、９・・・・・・目標合力設定手段、１
０．１１・・・・・・６軸力センサ手段、１２・・・・
・・ワーク重量設定手段、１３，１４・・・・・・アー
ム、１６・・・・・・制御装置、１６．１７・・・・・
・６軸垂直長間節ロボットアーム、１８，１９，２０・
・・・・・マイクロコンピュータユニット、２１・・・
・・・バス、２２．２３・・・・・・モータ制御回路、
２４．２５・・・・・力センサインターフェース、２６
．２７，２８゜２９．３０，３１ ．３２，３３，３４
，３５，３６゜３７・・・・・・モータ、３８，３９，
４２，４３・川・・ハンド、４ｏ・・・・・マスターア
ーム、４１・・・・・・スレーブアーム、４４・・・・
・・力センサ、４５・・・・・・ワーク。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 第３図 第４図 （づｍｚ ； 第５図 第６図 第７図 第８図 第８図
Claims (3)
- （１）動作許容範囲内で任意の位置にハンドを移動する
ことのできる複数のアームと、各アームの動作制御を行
うアーム制御手段を含む制御装置から構成され、前記複
数のアームの先端のハンドにより１つのワークを支持し
て動作する複腕装置であって、ワークに作用する外力の
目標値を目標合力として前記制御装置内のメモリに格納
する目標合力設定手段と、前記各アームのハンド基部に
それぞれ取り付けられた力センサ手段と、前記各力セン
サ手段により検出される各力から各ハンドとワークの間
に作用する力を算出する検出力座標変換手段と、算出さ
れた各ハンドとワークの間に作用する力を加算してワー
クに作用する力の合力を算出する合力算出手段と、算出
された合力から前記目標合力を差し引いた力に従って前
記アーム制御手段に各アームの動作指令を行いワークを
移動する検出力動作制御手段とを有することを特徴とす
る複腕装置。 - （２）動作許容範囲内で任意の位置姿勢にハンドを移動
することのできる複数のアームと、各アームの動作制御
を行うアーム制御手段を含む制御装置から構成され、前
記複数のアームの先端のハンドにより１つのワークを支
持して動作する複腕装置であって、ワークに作用する外
力およびモーメントの目標値を目標合力として前記制御
装置内のメモリに格納する目標合力設定手段と、前記各
アームのハンド基部にそれぞれ取り付けられた力および
モーメントを検出する力センサ手段と、前記各力センサ
手段により検出される各力およびモーメントから各ハン
ドとワークの間に作用する力およびモーメントを算出し
てワーク上の一点に関する力およびモーメントに座標変
換する検出力座標変換手段と、座標変換された各力およ
びモーメントを加算して前記ワーク上の一点に関するワ
ークに作用する力およびモーメントの合力を算出する合
力算出手段と、算出された合力から前記目標合力を差し
引いた力およびモーメントに従って前記アーム制御手段
に各アームの動作指令を行いワークを移動する検出力動
作制御手段とを有することを特徴とする複腕装置。 - （３）動作許容範囲内で任意の位置姿勢にハンドを移動
することのできる複数のアームと、各アームの動作制御
を行うアーム制御手段を含む制御装置から構成され、前
記複数のアームの先端のハンドにより１つのワークを支
持して動作する複腕装置であって、ワークの重量と重心
位置を前記制御装置内のメモリに格納するワーク重量設
定手段と、前記各アームにそれぞれ取り付けられた６軸
力センサ手段と、前記各６軸力センサ手段により検出さ
れる各力およびモーメントから各ハンドとワークの間に
作用する力およびモーメントを算出してワーク上の一点
に関する力およびモーメントに座標変換する検出力座標
変換手段と、座標変換された力およびモーメントを加算
して前記ワーク上の一点に関するワークに作用する力お
よびモーメントの合力を算出する合力算出手段と、算出
された合力からワーク自重による力およびモーメントの
因子を差し引いた力およびモーメントに従って前記アー
ム制御手段に各アームの動作指令を行いワークを移動す
る検出力動作制御手段とを有することを特徴とする複腕
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178015A JP2667153B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 複腕装置の直接教示方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178015A JP2667153B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 複腕装置の直接教示方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334609A true JPS6334609A (ja) | 1988-02-15 |
| JP2667153B2 JP2667153B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=16041073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178015A Expired - Lifetime JP2667153B2 (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 複腕装置の直接教示方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667153B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03287387A (ja) * | 1990-03-31 | 1991-12-18 | Nachi Fujikoshi Corp | マスタスレーブマニピュレータ |
| JP2014050910A (ja) * | 2012-09-06 | 2014-03-20 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 搬送システム及び搬送システムの搬送方法 |
| WO2014199414A1 (ja) * | 2013-06-13 | 2014-12-18 | テルモ株式会社 | 医療用マニピュレータおよびその制御方法 |
| JP2017193011A (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | 三菱電機株式会社 | ロボットアームシステム及びロボットアームの教示方法 |
| WO2018091103A1 (en) * | 2016-11-18 | 2018-05-24 | Abb Schweiz Ag | A robot arm system and a method for handling an object by a robot arm system during lead through programming |
| JP2019150918A (ja) * | 2018-03-02 | 2019-09-12 | オムロン株式会社 | ロボット制御装置およびロボット制御方法 |
| WO2020054649A1 (ja) * | 2018-09-10 | 2020-03-19 | 日本電気株式会社 | 搬送システム、搬送ロボット、管制装置、制御方法、及びプログラム |
| JP2020151812A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | ファナック株式会社 | ロボットを用いて負荷の重量及び重心位置を推定するための装置、方法及びプログラム |
| JP2023030396A (ja) * | 2021-08-23 | 2023-03-08 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | 直接教示システム、直接教示プログラム、直接教示方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5175691B2 (ja) * | 2008-11-20 | 2013-04-03 | トヨタ自動車株式会社 | ロボットアームの教示システム及び方法 |
| DE102010029745A1 (de) * | 2010-06-07 | 2011-12-08 | Kuka Laboratories Gmbh | Werkstück-Handhabungssystem und Verfahren zum Manipulieren von Werkstücken mittels kooperierender Manipulatoren |
| JP6706489B2 (ja) * | 2015-11-24 | 2020-06-10 | 川崎重工業株式会社 | ロボットのダイレクト教示方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59189416A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Omron Tateisi Electronics Co | 産業ロボツトの誘導教示方法 |
| JPS60189511A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Fujitsu Ltd | 物品処理装置の教示方法 |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP61178015A patent/JP2667153B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS59189416A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-27 | Omron Tateisi Electronics Co | 産業ロボツトの誘導教示方法 |
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| JPH03287387A (ja) * | 1990-03-31 | 1991-12-18 | Nachi Fujikoshi Corp | マスタスレーブマニピュレータ |
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| JPWO2020054649A1 (ja) * | 2018-09-10 | 2021-08-30 | 日本電気株式会社 | 搬送システム、搬送ロボット、管制装置、制御方法、及びプログラム |
| US12085938B2 (en) | 2018-09-10 | 2024-09-10 | Nec Corporation | Transport system, transport robot, control apparatus, control method, and program |
| JP2020151812A (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | ファナック株式会社 | ロボットを用いて負荷の重量及び重心位置を推定するための装置、方法及びプログラム |
| US11331810B2 (en) | 2019-03-20 | 2022-05-17 | Fanuc Corporation | Device, method and program for estimating weight and position of gravity center of load by using robot |
| JP2023030396A (ja) * | 2021-08-23 | 2023-03-08 | 株式会社トキワシステムテクノロジーズ | 直接教示システム、直接教示プログラム、直接教示方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2667153B2 (ja) | 1997-10-27 |
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