JP2004223663A

JP2004223663A - インピーダンス制御装置、およびインピーダンス制御プログラム

Info

Publication number: JP2004223663A
Application number: JP2003015749A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Yokogawa; 隆一横川; Toru Tsumigiwa; 徹積際
Original assignee: Doshisha Co Ltd
Current assignee: Doshisha Co Ltd
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】ロボットが強制的に人間の手先を動かすことなく、リアルタイムにその外部環境の剛性係数（Ｋ_ｈ）を推定し、高精度にロボットの各部を制御できるようなインピーダンス制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】エンドエフェクタ１１に作用する外部環境の力の時間差分と、その外部環境の作用位置の時間差分とからその外部環境の剛性係数Ｋ_ｈを算出するとともに、予めロボット１側に設定された慣性係数Ｍおよび粘性係数Ｄおよび剛性係数Ｋ、および前記算出された外部環境の剛性係数Ｋ_ｈを用いてエンドエフェクタ１１の位置ｐを算出してロボット１を駆動制御する。この位置差分を計測する際、エンドエフェクタ１１の移動速度およびロボット１のコンプライアンスを考慮してエンドエフェクタ１１の位置の時間差分を求める。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インピーダンス制御を実現するロボットの制御装置に関し、特にロボットに作用する外部環境からの力に対してリアルタイムに外部環境の剛性係数を推定し、ロボットのアームを駆動制御するようにしたインピーダンス制御装置などに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボットの動きを制御する方法の一つとしてインピーダンス制御なる方法が知られている。このインピーダンス制御は、ロボットのエンドエフェクタに発生する外力によってロボットに見かけ上の柔らかさを実現するものであり、その外力をＦ、エンドエフェクタの位置をｐとした場合に、下記の式を用いて実現される。
【０００３】
Ｍｐ”＋Ｄｐ’＋Ｋｐ＝Ｆ …式（ａ）
【０００４】
なお、ここでＭは慣性係数、Ｄは粘性係数、Ｋは剛性係数を示すものであり、ロボットの各部を制御する際にあらかじめ定められるものである。また、ｐ”は加速度、ｐ’は速度を示すものである。
【０００５】
一方、このロボットのエンドエフェクタに作用する外部環境の力Ｆは、簡素化した式ではフックの法則に従い、
【０００６】
Ｆ＝Ｋ_ｈ（ｐ−ｐ_０） …式（ｂ）
【０００７】
で表される。ここで、Ｋ_ｈはエンドエフェクタに作用する外部環境の剛性係数、ｐはエンドエフェクタに接触する人間の手先などの外部環境の位置（すなわち、エンドエフェクタの位置）、ｐ_０はその外部環境の外力がゼロとなる平衡点を示すものである。そして、式（ａ）および式（ｂ）より、
【０００８】
Ｍｐ”＋Ｄｐ’＋Ｋｐ＝Ｋ_ｈ（ｐ−ｐ_０） …式（ｃ）
【０００９】
が成り立ち、この式（ｃ）からエンドエフェクタの位置ｐを算出して、その位置にエンドエフェクタを移動させるようにロボットの各部を制御する。
【００１０】
ところで、例えば、ロボットと人間とが協働して重量物を運搬するような場合、外部環境である人間の外力とその力の平衡点は常に変化する。このため、式（ｃ）だけでは、未知数が３つ（エンドエフェクタの位置ｐ、平衡点の位置ｐ_０ _、外部環境の弾性係数Ｋ_ｈ）存在するためエンドエフェクタの位置ｐを算出することができない。
【００１１】
このため、従来では、人間がエンドエフェクタを把持し、その手先位置を一定の位置に固定した状態でロボットを動かして手先のインピーダンス特性（Ｋ_ｈ）の計測を行う方法や（「姿勢維持中の人間の手先インピーダンス推定」（計測自動制御学会論文集、３０−３、１９９４、Ｐ３１９―３２８）、同様に人間がエンドエフェクタを把持し、人間とエンドエフェクタが等速度運動を行っている状態で、その手先のインピーダンス特性（Ｋ_ｈ）を計測して式（ｃ）のｐを算出できるようにしている（「水平面における多間接運動中の人腕機会インピーダンスの計測」（計測自動制御学会論文集２３−３、１９９６、Ｐ３６９―３７８）、「等尺性筋収縮における人間の手先インピーダンスの解析」（計測自動制御学会論文集３２−２、１９９６、Ｐ２７１―２８０）。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの文献に記載された方法では、人間の手先を静止もしくは等速度運動させた状態でロボットを強制的に動かす必要があり、ロボットと人間とがリアルタイムで協働作業する場合は、そのロボットの強制的な動きが人間の作業の邪魔となる。
【００１３】
また、これらの文献の方法では、外部環境の力Ｆを
【００１４】
Ｆ＝Ｍ_ｈｐ”＋Ｄ_ｈｐ’＋Ｋ_ｈｐ
【００１５】
と詳細に表し、この外部環境側の慣性係数Ｍ_ｈ、粘性係数Ｄ_ｈ、剛性係数Ｋ_ｈを求める必要があるために位置の情報を２回微分しているが、多くの自由度を有するロボットを用いて位置情報を得る場合、自由度が多ければ多いほど、ノイズの影響が大きくなる。これは、ロボットのエンドエフェクタを求めるために、ロボットが有するすべての関節角度の情報を利用しなければならないからである。一般に、ノイズは微分を行う毎に増加するため、これらの文献の方法では、多自由度を有するロボットを使用した場合には適用できない。
【００１６】
更に、これらの文献の方法では、外力と位置の計測を行った後にエンドエフェクタのインピーダンス特性を推定し、特に、計測後に強制的に加えた摂動部分のデータだけを取り出してＫ_ｈの推定を行うようにしているため、人間とロボットとの協働作業中にリアルタイムでＫ_ｈ推定を行うことができない。
【００１７】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、ロボットが強制的に人間の手先を動かすことなく、リアルタイムにその外部環境の剛性係数（Ｋ_ｈ）を推定し、高精度にロボットの各部を制御できるようにしたインピーダンス制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、エンドエフェクタに作用する外部環境の力とその位置からアクチュエータを駆動制御する際、まず、エンドエフェクタに作用する外部環境の力変動の時間差分と、その外部環境の作用位置変動の時間差分を計測し、これらの差分値を用いて外部環境の剛性係数を算出する。そして、予め設定されたロボット側のインピーダンス特性である慣性係数および粘性係数および剛性係数と、前記算出された外部環境の剛性係数を用いてエンドエフェクタの移動位置を算出し、そのエンドエフェクタの位置に関する情報を出力してロボットのアクチュエータを駆動制御するようにしたものである。
【００１９】
このように構成すれば、例えば、差分時間を短く設定することによって、外部環境の平衡点ｐ_０を無視することができ、式（ａ）を
【００２０】
ΔＦ_ｅｓｔ（ｔ）＝Ｋ_ｈΔｐ_ｅｓｔ（ｔ）
【００２１】
と近似して平衡点に関する項ｐ_０を無視することができる。そして、このＦ、ｐを差分時間毎にセンシングすることによってＫ_ｈを求め、また、このＫ_ｈと、あらかじめ設定されたロボット側の慣性係数Ｍ、粘性係数Ｄ、剛性係数Ｋを用いてエンドエフェクタの位置ｐを求めることができるようになる。
【００２２】
また、エンドエフェクタの位置変動の時間差分を計測する場合、エンドエフェクタの移動速度を考慮して位置差分値を計測する。
【００２３】
通常、エンドエフェクタが高速度域で移動している場合、外部環境の平衡点もこれに伴って高速移動するため、平衡点の項ｐ_０を無視することができなくなる。しかし、位置変動の時間差分計測の際にエンドエフェクタの移動速度を考慮した項を含めて演算するようにすれば、高速度域における平衡点の移動の問題を解決することができるようになる。
【００２４】
更に、エンドエフェクタの位置変動の時間差分を計測する場合、ロボットのコンプライアンスを考慮して位置差分値を計測する。
【００２５】
このように構成すれば、ロボットが有するコンプライアンスが原因となる位置誤差を補正することができ、より正確な位置変動の時間差分を計測することができるようになる。
【００２６】
加えて、外部環境の剛性係数を算出する際、計測した力差分値、位置差分値をフィルタにかけ、ノイズを除去した後にその剛性係数を算出する。
【００２７】
通常、ロボットの自由度が大きくなればなるほどセンサに作用するノイズが増えるが、このように構成すれば、ノイズをフィルタにより除去するため、より正確な剛性係数の算出が可能になる。
【００２８】
また、このような発明において、算出された外部環境の剛性係数と相関関係をもってロボット側のインピーダンス特性を変化させ、これらの値を用いてエンドエフェクタの位置を算出する。
【００２９】
このように構成すれば、外部環境から作用する力の大きさに対応してロボット側の動きの硬さやしなやかさを変化させることができ、より人間との協働作業に適した制御を行うことができるようになる。
【００３０】
そして、好ましくは、この相関関係を、外部環境の剛性係数の増大に伴って粘性係数を大きくするようなものにする。
【００３１】
このように構成すれば、例えば、人間とロボットとが協働して重量物を運搬するような場合、人間側の剛性係数（Ｋ_ｈ）の増大に伴ってロボット側の動きを硬いものにすることができ、重量物をしっかりと運搬することができる。また、逆に、軽量物を迅速に運搬するような場合は、その人間側の剛性係数（Ｋ_ｈ）の減少に伴ってロボット側の動きをしなやかにすることができ、より迅速な協働作業を実現することができるようになる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態におけるロボット１と、インピーダンス制御装置２のブロック図を示したものであり、図２はインピーダンス制御のブロック線図を示したものである。このインピーダンス制御装置２は、パーソナルコンピュータ２ａおよびサーボドライバ２ｂなどによって構成され、このインピーダンス制御装置２およびロボット１を接続して全体としてロボットシステム１００を構成している。
【００３３】
このロボット１は、周知のように、先端部にエンドエフェクタ１１（図２参照）を有するアーム１０およびこのアーム１０を駆動するアクチュエータであるモータ１３ａなどで構成される駆動手段１３と、エンドエフェクタ１１に作用する外部環境の力を計測する力覚センサ１２と、モータ１３ａの回転角度を検出するためのエンコーダ１４などを具備して構成される。
【００３４】
一方、インピーダンス制御装置２は、力差分計測手段２０と、位置差分計測手段２１と、剛性係数算出手段２２と、位置算出手段２３と、制御手段２４とを具備して構成される。
【００３５】
力差分計測手段２０は、エンドエフェクタ１１近傍に設けられた力覚センサ１２から得られる外力の値を微少時間毎にサンプリングし、次に示す式（１）で表現される力差分値ΔＦ_ｅｓｔ（ｔ）を算出する。
【００３６】
ΔＦ_ｅｓｔ（ｔ）＝Ｆ_Ｒ（ｔ）−Ｆ_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ） …式（１）
【００３７】
このサンプリング時間は、外部環境の平衡点の移動を無視できる程度に設定するのが好ましく、例えば、サンプリング時間ｔ_ｓ＝０．１５ｓｅｃなどに設定する。
【００３８】
位置差分計測手段２１は、エンコーダ１４から得られる回転角、もしくは、エンドエフェクタ１１の位置を検出しうる位置検出センサなどが設けられている場合はその位置センサから得られる位置情報を微少時間毎にサンプリングし、式（２）で表わされる位置差分値Δｐ_ｅｓｔ（ｔ）を算出する。
【００３９】
Δｐ_ｅｓｔ（ｔ）＝ｐ_Ｒ（ｔ）―ｐ_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ） …式（２）
【００４０】
このサンプリング時間は、力差分計測手段で計測するサンプリング時間と同じ時間に設定するのが好ましく、ｔ_ｓ＝０．１５ｓｅｃなどに設定する。
【００４１】
なお、外部環境の位置の変動が高速度域における場合には、サンプリング時間における平衡点の移動を無視することができず、速度によって生じる平衡点の位置の変動補正を考慮する必要が生じる。このため、ロボット１のエンドエフェクタ１１の位置補正を行う。まず、ロボット１のエンドエフェクタ１１の速度をｖ_Ｒ（ｔ）とすると、時間差分ｔ_ｓの間に移動するエンドエフェクタ１１の距離は、ｔ_ｓｖ_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ）となる。そこで、式（２）について速度変動に対する補正を行い、
【００４２】
Δｐ_ｅｓｔ（ｔ）＝ｐ_Ｒ（ｔ）―ｐ_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ）―ｔ_ｓｖ_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ） …式（３）
【００４３】
とすることで、平衡点が移動する場合における問題の解決を行う。
【００４４】
さらに、ロボット１のエンドエフェクタ１１の位置（ｐ_Ｒ）には、ロボット１のコンプライアンスが原因となってエンドエフェクタ１１の位置に誤差を生ずる。このためエンドエフェクタ１１の位置誤差をリアルタイムに求め、これによってロボット１のエンドエフェクタ１１の位置補正も行う。コンプライアンスから生じる位置誤差は、
【００４５】
Δｐ_ｃ（ｔ）＝Ｃ_ｅｎｄ（ｔ）Ｆ_Ｒ（ｔ） …式（４）
【００４６】
によって求められる。ここで、Δｐ_ｃはロボット１のコンプライアンスによって生じる位置誤差を示し、また、Ｃ_ｅｎｄ（ｔ）は、ロボット１のエンドエフェクタ１１におけるコンプライアンス行列を示す。この式（４）で求められる位置誤差を用いてロボット１のエンドエフェクタ１１の位置補正を行い、補正を行った後の位置をｐ＊_Ｒ（ｔ）とすると、
【００４７】
ｐ＊_Ｒ（ｔ）＝ｐ_Ｒ（ｔ）＋Δｐ_ｃ（ｔ） …式（５）
【００４８】
となる。そして、式（３）のｐ_Ｒについてもコンプライアンスの位置誤差を考慮してｐ＊_Ｒに置換すると、式（３）は、
【００４９】
Δｐ_ｅｓｔ（ｔ）＝ｐ＊_Ｒ（ｔ）―ｐ＊_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ）―ｔ_ｓｖ_Ｒ（ｔ−ｔ_ｓ） …式（６）
【００５０】
となる。そして、このような速度変動およびコンプライアンスを考慮して求められた式（６）のΔｐ_ｅｓｔ（ｔ）を剛性係数算出手段２２に渡して剛性計数Ｋ_ｈを推定する。
【００５１】
剛性係数算出手段２２は、このようにして計測された力差分値ΔＦ_ｅｓｔ（ｔ）（式（１））および位置差分値Δｐ_ｅｓｔ（ｔ）（式（６））をもとに外部環境である人間の手先の剛性係数（Ｋ_ｈ）を算出する。一般に、外部環境の平衡点（外力がゼロとなる位置）をｐ_０とした場合、フックの法則に従い、外部環境の力Ｆ_Ｒとｐ_Ｒとは次式の関係を有する。
【００５２】
Ｆ_Ｒ（ｔ）＝Ｋ_ｈ（ｐ_Ｒ（ｔ）―ｐ_０（ｔ）） …式（７）
【００５３】
ところで、外部環境の位置の変動が低速度域における場合は、サンプリング時間内においては、平衡点の移動は微少範囲にとどまると仮定でき（ｐ_０（ｔ）≒ｐ_０（ｔ−ｔ_ｓ））、隣接サンプリング時間における平衡点の移動を無視することができる。よって、時刻ｔにおける式（７）から時刻（ｔ−ｔ_ｓ）における式（７）を引くことにより、
【００５４】
ΔＦ_ｅｓｔ（ｔ）＝Ｋ_ｈΔｐ_ｅｓｔ（ｔ） …式（８）
【００５５】
が得られる。これにより、外部環境の平衡点の項ｐ_０（ｔ）を消去することができ、外部環境の剛性係数を推定が可能となる。
【００５６】
また、外部環境の位置の変動が高速度域における場合には、サンプリング時間における平衡点の移動を無視することができないため、速度変動項を考慮した式（４）もしくは、より正確にはロボットのコンプライアンスをも考慮した式（６）を用いる。なお、ロボット１の自由度が多いとセンサへ入り込むノイズが大きくなり正確な剛性係数の推定が困難になる。そこで、ローパスフィルタを用いて所定の周波数をカットオフし、逐次最小二乗法などを用いて外部環境の剛性係数を推定する。
【００５７】
位置算出手段２３は、このように推定された外部環境の剛性係数およびロボット１側に設定された慣性係数、粘性係数、剛性係数を用いてエンドエフェクタ１１の位置を算出する。このロボット１側の慣性係数、粘性係数、剛性係数などのインピーダンス特性はパーソナルコンピュータ２ａに設けられた図示しない入力手段によって予め設定される。本実施の形態においては、慣性係数および剛性係数を固定値とし、粘性係数を外部環境の剛性係数と相関関係をもった可変のものとする。具体的には、図３に示すように外部環境の剛性係数Ｋ_ｈの増大に比例して粘性係数Ｄも増大しうるような関係をもたせる。このようにすれば、例えば、人間とロボット１とが協働して重量物を運搬するような場合に、人間がしっかりとその運搬物を持つことによってロボット１側もその動きに硬さを持たせることができるようになり、また、逆に、軽量物を運搬するような場合、人間側のしなやかな運動に伴ってロボット１側もしなやかに追従することができるようになる。
【００５８】
制御手段２４は、サーボドライバ２ｂなどのようにロボット１のモータ１３ａを駆動するための手段を具備して構成され、位置算出手段２１によって算出された位置ｐにエンドエフェクタ１１が位置するようフィードバック制御される。
【００５９】
次に、ロボット１の制御方法について図２のブロック線図を用いて説明する。
【００６０】
まず、パーソナルコンピュータ２ａからの指令により、エンドエフェクタ１１に取り付けられた力覚センサ１２からサンプリング時間毎にセンシングデータを収集するとともに、ロボット１のモータ１３ａに取り付けられたエンコーダ１４からサンプリング時間毎にセンシングデータを収集する。そして、これらのデータをもとに外部環境の力差分値およびエンドエフェクタ１１の位置差分値を算出する。なお、この算出されたエンドエフェクタ１１の位置については、補正ルーチンで、まず、平衡点の移動補正を行い（式（３））、さらに、ロボットのコンプライアンスによる位置誤差の補正処理も行う（式（６））。そして、ローパスフィルタを用いてこれらの力差分値および位置差分値からノイズを除去した後、逐次最小二乗法を用いて外部環境の剛性係数Ｋ_ｈの推定を行う。そして、この算出された剛性係数Ｋ_ｈおよび、予め固定されたロボット１側の慣性係数、剛性係数、および外部環境の剛性係数と比例して増大する粘性係数を用いてエンドエフェクタ１１の目標位置ｐを算出する。そして、この目標位置にエンドエフェクタ１１を移動させるべく、サーボドライバ２ｂにモータ１３ａの角速度（ｄθ／ｄｔ）を目標値として出力し、サーボドライバ２ｂはこれに基づいてロボット１に動作指令値を出力する。また、このロボット１の動作に基づいてエンドエフェクタ１１の位置、あるいは関節角度がデータとしてフィードバックされ、これに基づいて更にエンドエフェクタ１１の位置が制御される。
【００６１】
このように本実施の形態によれば、エンドエフェクタ１１に作用する外部環境の力変動の時間差分と、その外部環境の作用位置変動の時間差分とからその外部環境の剛性係数を算出するとともに、予めロボット１側に設定された慣性係数および粘性係数および剛性係数、および前記算出された外部環境の剛性係数を用いてエンドエフェクタ１１の位置を算出してロボット１を駆動制御するようにしたため、人間とロボット１とが協働作業するような場合において、人間の動作に対応したリアルタイムなロボット１の制御が可能となる。
【００６２】
また、位置の時間差分を計測する場合、エンドエフェクタ１１の移動速度を考慮するようにしたので、サンプリング時間によって平衡点の移動を無視できないような場合であってもその移動速度を考慮した補正項によって正確に剛性係数を推定することができるようになる。
【００６３】
さらに、位置の時間差分を計測する場合、ロボット１のコンプライアンスを考慮するようにしたので、より正確な剛性係数の算出が可能になる。
【００６４】
加えて、外部環境の剛性係数を算出する場合、ローパスフィルタによって力差分値および位置差分値からノイズを除去して剛性係数を算出するようにしたため、自由度の増大に伴うノイズの影響を少なくして正確な剛性係数を算出することができるようになる。
【００６５】
また、外部環境の剛性係数を算出する場合、ロボット１側の粘性係数を、その外部環境の剛性係数と相関関係をもって変化させるようにして算出するようにしたため、人間の力加減に対応したロボット１の駆動制御を実現することができるようになる。
【００６６】
また、この粘性係数を、外部環境の剛性係数の増大に伴って粘性係数を大きくさせるように設定したため、人間とロボット１とが協働して重量物を運搬するような場合、外部環境の剛性係数の増大に伴ってロボット１側の動きを硬いものにすることができ、また、逆に、軽量物を迅速に運搬するような場合は、その人間側の剛性係数の減少に伴ってロボット１側の動きをしなやかにすることができる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々変更することができる。例えば、上記実施の形態においては、ロボット側のインピーダンス特性として粘性係数を外部環境側の剛性係数に比例して変化させるようにしたが、これに限らず、ロボット１側の慣性係数や剛性係数などについても相関関係を持たせて変化させ、これらに基づいて外部環境の剛性係数を算出するようにしても良い。また、その相関関係についても、比例関係だけに限らず、図４に示すような曲線状の相関関係を持たせるようにしても良い。
【００６８】
さらに、上記実施の形態においては、外部環境として人間を用いて説明したが、人間だけに限らず、机や壁などの障害物も外部環境として捉え、例えば、人間とロボット１とが運搬物を協働して運んでいる最中に、その運搬物が障害物に接触した場合も外部環境からの力として取り込むことができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明では、エンドエフェクタに作用する外部環境の力とその位置からアクチュエータを駆動制御する場合に、まず、エンドエフェクタに作用する外部環境の力の時間差分と、その外部環境の作用位置の時間差分とからその外部環境の剛性係数を算出し、そして、予め設定されたロボット側の慣性係数および粘性係数および剛性係数、および前記算出された外部環境の剛性係数を用いてエンドエフェクタの位置を算出してロボットのアクチュエータを駆動制御するようにしたので、差分時間を細かく設定することによって外部環境の平衡点に関する項を無視することができ、簡単にエンドエフェクタの位置を求めることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態におけるインピーダンス制御装置の機能ブロック図
【図２】同形態におけるブロック線図
【図３】同形態における外部環境の剛性係数とロボット側の粘性係数の相関関係を示す図
【図４】第二の実施態における外部環境の剛性係数とロボット側の粘性係数の相関関係を示す図
【符号の説明】
１・・・ロボット
２・・・インピーダンス制御装置
１１・・・エンドエフェクタ
２０・・・力差分計測手段
２１・・・位置差分計測手段
２２・・・剛性係数算出手段
２３・・・位置算出手段
２４・・・制御手段
１００・・・ロボットシステム

Claims

エンドエフェクタに作用する外部環境の力とその位置からアクチュエータを駆動制御するロボットのインピーダンス制御装置において、
エンドエフェクタに作用する外部環境の力の時間差分を計測する力差分計測手段と、前記外部環境の作用位置の時間差分を計測する位置差分計測手段と、これら力差分計測手段および位置差分計測手段によって計測されたそれぞれの差分値から外部環境の剛性係数を算出する剛性係数算出手段と、予め設定されたロボット側の慣性係数および粘性係数および剛性係数、および前記算出された外部環境の剛性係数を用いてエンドエフェクタの移動位置を算出する位置算出手段と、この算出された位置にエンドエフェクタを移動させるようにアクチュエータを駆動制御する制御手段と、を具備してなることを特徴とするインピーダンス制御装置。
前記位置差分計測手段が、エンドエフェクタの移動速度を考慮して位置差分を計測するものである請求項１に記載のインピーダンス制御装置。
前記位置差分計測手段が、ロボットのコンプライアンスを考慮して位置差分を計測するものである請求項１に記載のインピーダンス制御装置。
前記剛性係数算出手段が、フィルタによりノイズを除去した力差分値および位置差分値を用いて剛性係数を算出するものである請求項１に記載のインピーダンス制御装置。
前記位置算出手段が、剛性係数算出手段によって算出された剛性係数と相関関係をもって変化するロボット側のインピーダンス特性、および、予め固定されたロボット側の慣性係数および剛性係数を用いてエンドエフェクタの移動位置を算出するものである請求項１に記載のインピーダンス制御装置。
前記相関関係が、外部環境の剛性係数の増大に伴って粘性係数を大きくするものである請求項５に記載のインピーダンス制御装置。
エンドエフェクタに作用する外部環境の力とその位置からアクチュエータを駆動制御するロボットのインピーダンス制御プログラムにおいて、
エンドエフェクタに作用する外部環境の力の時間差分と、その外部環境の作用位置の時間差分とから外部環境の剛性係数を算出するとともに、予め設定されたロボット側の慣性係数および粘性係数および剛性係数、および前記算出された外部環境の剛性係数を用いてエンドエフェクタの位置を算出し、そのエンドエフェクタの移動位置情報をロボットのアクチュエータを駆動するために出力することを特徴とするインピーダンス制御プログラム。
前記位置の時間差分が、エンドエフェクタの移動速度を考慮したものである請求項７に記載のインピーダンス制御プログラム。
前記位置の時間差分が、ロボットのコンプライアンスを考慮したものである請求項７に記載のインピーダンス制御プログラム。
前記外部環境の剛性係数の算出が、フィルタによりノイズを除去した力差分値および位置差分値を用いて剛性係数を算出するものである請求項７に記載のインピーダンス制御プログラム。
エンドエフェクタの移動位置の算出に際し、外部環境の剛性係数と相関関係をもって変化するロボット側のインピーダンス特性を用いてエンドエフェクタの移動位置を算出する請求項７に記載のインピーダンス制御プログラム。
前記相関関係が、外部環境の剛性係数の増大に伴って粘性係数を大きくするものである請求項１１に記載のインピーダンス制御プログラム。