JP2013094934A - Robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、台車等の移動体により移動するロボットに関する。 The present invention relates to a robot that moves by a moving body such as a carriage.
このような移動体により移動するロボットとして、特許文献１には、移動体としてのＸＹステージ上にインデックスユニットを介してアームと上下駆動ユニットとハンドユニットを設けた工業用ロボットが記載されている。この工業用ロボットでは、ＸＹステージ上に各ユニットを設けることによって、位置制御は直交座標型ロボットと同様の簡単な方法で行いながら、直交座標型ロボットでは得られない広い動作範囲の確保を図っている。
As a robot that moves by such a moving body,
特許文献２には、移動機構を備え、遠隔操作によって各種点検、作業等の操作を行う移動ロボットが記載されている。この移動ロボットは、移動経路の途中に設けられた、移動動作、点検作業動作等の補助を行う補助器具を制御して、自身の方向転換や、上部フロアへの移動等を行う。これにより、移動ロボット自体の機能が縮小され、小型化が図られている。
しかしながら、特許文献１の工業用ロボットによれば、ＸＹステージ上に各ユニットが設けられているので、工業用ロボットが移動できる範囲は、ＸＹステージの可動範囲内に限られる。
However, according to the industrial robot of
一方、特許文献２の移動ロボットによれば、車輪を備えた移動機構を備えているので、移動ロボットは、移動機構により広い範囲を移動することができる。しかし、アームや関節機構で構成される腕状機構が移動機構上にそのまま固定されているので、移動ロボットが、移動機構により操作対象の近傍まで移動しても、腕状機構の長さが若干足りないために、腕状機構が操作対象に届かず、操作対象を操作できない場合がある。
On the other hand, according to the mobile robot of
また、腕状機構先端のエンドエフェクタや、これによる操作対象として、微細で正確な操作を要するものを採用する場合には、操作対象に対するエンドエフェクタの位置決めや操作が、腕状機構の動作のみでは困難な場合もある。 In addition, when an end effector at the tip of the arm-shaped mechanism or an operation target that requires fine and accurate operation is employed, the positioning and operation of the end effector with respect to the operation target can be performed only by the operation of the arm-shaped mechanism. It can be difficult.
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、適用範囲の広いロボットを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a robot having a wide application range in view of the problems of the prior art.
本発明に係るロボットは、関節機構と該関節機構を介して連結されたリンク部材とを有するロボットアームを備え、移動体により移動するロボットであって、前記移動体上で前記ロボットアームの基端部を変位させる変位機構を具備することを特徴とする。 A robot according to the present invention includes a robot arm having a joint mechanism and a link member connected via the joint mechanism, and is a robot that moves by a moving body, the base end of the robot arm on the moving body A displacement mechanism for displacing the part is provided.
本発明によれば、ロボットアームの駆動及び移動体による移動のみでは、ロボットアームの先端のエンドエフェクタが操作対象に届かず、操作対象を操作できない場合でも、変位機構によってロボットアームを操作対象の方へ変位させることにより、エンドエフェクタを操作対象の操作が可能な位置まで近接させることができる場合がある。したがって、ロボットによるアクセス範囲を拡大することができる。 According to the present invention, even when the robot arm is only driven and moved by the moving body, the end effector at the tip of the robot arm does not reach the operation target, and the operation target cannot be operated. In some cases, the end effector can be brought close to a position where the operation target can be operated. Therefore, the access range by the robot can be expanded.
また、関節機構によるロボットアームの駆動と、変位機構によるロボットアームの変位とを併用しながらエンドエフェクタによる操作を行うことにより、操作対象に対するエンドエフェクタの位置決めや操作を、高い精度で行うことができる。これにより、高い位置決め精度や操作精度が要求されるエンドエフェクタや操作対象についても支障なく操作を行うことができる。したがって、本発明によれば、適用範囲の広いロボットを提供することができる。 In addition, the end effector can be positioned and operated with respect to the operation target with high accuracy by using the end effector while simultaneously driving the robot arm by the joint mechanism and the displacement of the robot arm by the displacement mechanism. . Thereby, it is possible to operate the end effector and the operation target that require high positioning accuracy and operation accuracy without any trouble. Therefore, according to the present invention, a robot with a wide application range can be provided.
本発明において、前記変位機構は、前記ロボットアームの基端部を、前記移動体を基準とする所定の平面に沿って変位させるものであり、前記ロボットは、前記変位機構とロボットアームの基端部との間に作用する力を検出する力検出器と、前記力検出器の検出結果に基づいて前記変位機構を制御することにより前記ロボットアームの重心位置を制御する制御手段とを備えていてもよい。 In the present invention, the displacement mechanism displaces a base end portion of the robot arm along a predetermined plane with respect to the moving body, and the robot includes a base end of the displacement mechanism and the robot arm. A force detector that detects a force acting between the robot arm and a control unit that controls the position of the center of gravity of the robot arm by controlling the displacement mechanism based on a detection result of the force detector. Also good.
これによれば、制御手段によってロボットアームの重心位置を適切に制御することにより、移動体による不整地の走行中や、エンドエフェクタによる操作対象の操作中におけるロボットの安定性確保や転倒防止を図ることができる。 According to this, by controlling the position of the center of gravity of the robot arm appropriately by the control means, it is possible to ensure the stability of the robot and to prevent the vehicle from falling over while traveling on rough terrain by the moving body or operating the operation target by the end effector. be able to.
本発明において、前記制御手段は、前記変位機構の制御により、前記ロボットアームの重心位置を、所定の安定位置に位置するように制御するものであり、前記変位機構の制御のみでは前記ロボットアームの重心位置を前記安定位置に位置するように制御できない場合には、さらに前記ロボットアームの最も基端側の前記関節機構を制御し、又は該関節機構及び前記移動体の双方を制御することにより、前記ロボットの重心位置を、前記安定位置に位置するように制御するものであってもよい。 In the present invention, the control means controls the position of the center of gravity of the robot arm so as to be located at a predetermined stable position by controlling the displacement mechanism. When the center of gravity position cannot be controlled so as to be positioned at the stable position, further controlling the joint mechanism on the most proximal side of the robot arm, or by controlling both the joint mechanism and the moving body, The center of gravity of the robot may be controlled so as to be positioned at the stable position.
これによれば、変位機構のみの制御によってはロボットアームの重心位置を安定位置に位置させることができない場合でも、さらに関節機構や移動体を追加的に制御することにより、ロボットアームの重心位置を安定位置に位置させることができる。したがって、移動体による移動中や操作対象の操作中におけるロボットの安定性や転倒防止を、より確実に実現することができる。 According to this, even when the center of gravity position of the robot arm cannot be positioned at the stable position by controlling only the displacement mechanism, the center of gravity position of the robot arm is further controlled by additionally controlling the joint mechanism and the moving body. It can be located in a stable position. Therefore, it is possible to more reliably realize the stability of the robot and the prevention of falling during the movement by the moving body and the operation of the operation target.
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように、ロボット１は、マニピュレータとしてのロボットアーム２を備える。ロボットアーム２は、複数の関節機構と、当該複数の関節機構を介して連結されている複数のリンク部材とを備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
複数の関節機構には、ロボットアーム２の先端部側に配置された第１関節機構Ｊ1と、ロボットアーム２の基端部側に配置された第２関節機構Ｊ2と、第１関節機構Ｊ1と第２関節機構Ｊ2との中間に配置された２つの中間関節機構Ｉ１及びＩ2とが含まれる。中間関節機構は省略されてもよい。中間関節機構の数は任意に変更され得る。
The plurality of joint mechanisms include a first joint mechanism J 1 disposed on the distal end side of the
第１関節機構Ｊ1の回転自由度は３（ロール、ピッチ及びヨー）であり、第２関節機構Ｊ2の回転自由度は２（ピッチ及びヨー）である。第１の中間関節機構Ｉ1の回転自由度は１（ロール）であり、第２の中間関節機構Ｉ2の回転自由度は２（ピッチ及びヨー）である。ロボットアーム２は、各関節機構の各回転自由度内における回転角度（関節角度）に応じた信号を出力するロータリエンコーダ等の関節角度センサＳi（ｉ＝１，２，・・・）を備える（図２参照）。なお、各関節機構の回転自由度は任意に変更されてもよい。
The rotational degree of rotation of the first joint mechanism J 1 is 3 (roll, pitch and yaw), and the rotational degree of freedom of the second joint mechanism J 2 is 2 (pitch and yaw). The rotational freedom degree of the first intermediate joint mechanism I 1 is 1 (roll), and the rotational freedom degree of the second intermediate joint mechanism I 2 is 2 (pitch and yaw). The
ロボットアーム２の先端部は、第１関節機構Ｊ1及び弾性要素Ｘ0を順に介して冶具Ｘ1に連結される。冶具Ｘ1は、例えばバルブの開閉というタスクを実行するため、当該バルブのハンドルに係合させるための適当な構造とされる。弾性要素Ｘ0及び冶具Ｘ1のうち少なくとも１つがロボットアーム２の構成要素であってもよい。
The tip of the
ロボットアーム２の基端部は、第２関節機構Ｊ2を介してＸＹステージＸ2に連結されている。ＸＹステージＸ2は、台車Ｘ3上でロボットアーム２を支持し、台車Ｘ3を基準とする所定の基準平面に対して平行に、ロボットアーム２を移動させる。台車Ｘ3は、遠隔操作可能な移動体である。
The base end portion of the
ロボットアーム２は、その先端部に配置されている第１の６軸力センサＦ1と、第１のジャイロセンサＧ1とを備える。第１の６軸力センサＦ1は、ロボットアーム２と冶具Ｘ1との相対的な３軸（ロール軸、ピッチ軸及びヨー軸）方向の力及び当該３軸回りのモーメントに応じた信号を出力するように構成される。第１のジャイロセンサＧ1は、世界座標系（基準座標系）における冶具Ｘ1の姿勢（水平方向に対する傾斜角度など）に応じた信号を出力するように構成される。
The
ロボットアーム２は、その基端部に配置されている第２の６軸力センサＦ2と第２のジャイロセンサＧ2とを備える。第２の６軸力センサＦ2は、ロボットアーム２とＸＹステージＸ2との相対的な３軸（ロール軸、ピッチ軸及びヨー軸）方向の力及び当該３軸回りのモーメントに応じた信号を出力するように構成される。第２のジャイロセンサＧ2は、世界座標系（基準座標系）におけるＸＹステージＸ2の姿勢に応じた信号を出力するように構成される。
The
ロボットアーム２、冶具Ｘ1及び台車Ｘ3のうち少なくとも１つに、撮像装置が取り付けられ、当該撮像装置により撮像された画像がロボットアーム２から離れた場所に設置されている画像装置に表示される。操作者は、この画像を見ながら遠隔操作装置を操作することにより、ＸＹステージＸ2、台車Ｘ3、ロボットアーム２、冶具Ｘ1等の動作を遠隔制御することができる。
An imaging device is attached to at least one of the
その際、台車Ｘ3を、冶具Ｘ1による操作対象に可能な位置まで近接させ、ロボットアーム２を伸ばした場合でも、冶具Ｘ1が操作対象に届かず、冶具Ｘ1により操作対象にアクセスできない場合には、ＸＹステージＸ2を操作対象の方向へ移動させることより、冶具Ｘ1をさらに操作対象に近接させることができる。これにより、冶具Ｘ1による操作が可能な範囲を拡大することができる。
At that time, even when the carriage X 3 is brought close to a position where it can be operated by the jig X 1 and the
また、冶具Ｘ1による操作対象の操作に際し、高い操作精度が要求される場合がある。この場合、各関節機構Ｊ1、Ｊ2、Ｉ1、Ｉ2によりロボットアーム２を駆動させるのみでは、冶具Ｘ1を操作対象に対して精確に位置決めできなかったり、冶具Ｘ1の動作に連動してロボットアーム２を精確に駆動できなかったりして、操作対象の操作に支障を来たすおそれがある。
In addition, high operation accuracy may be required when operating the operation target with the jig X 1 . In this case, the jig X 1 cannot be accurately positioned with respect to the operation target only by driving the robot arm 2 by the joint mechanisms J 1 , J 2 , I 1 , and I 2 , or linked to the operation of the jig X 1. As a result, the
このような場合には、各関節機構Ｊ1、Ｊ2、Ｉ1、Ｉ2によるロボットアーム２の駆動と、ＸＹステージＸ2によるロボットアーム２の移動とを併用しながら冶具Ｘ1による操作を行うことにより、操作対象に対する冶具Ｘ1の位置決めや冶具Ｘ1による操作を、高い精度で行うことができる。ロボットアーム２とＸＹステージＸ2とでは、精度の高い駆動の方向や動作内容等が異なるからである。これにより、高い操作精度が要求される操作対象に対しても、支障なく処理を行うことができる。
In such a case, the operation with the jig X 1 is performed while using both the driving of the
ロボットアーム２は、図２に示される制御装置３を備える。制御装置３は、プログラマブルコンピュータにより構成される。制御装置３には、遠隔操作装置からロボットアーム２の目標運動軌道が入力される。変数の「軌道」とは、当該変数の時間変化態様を表わす時系列的な変数値を意味する。
The
制御装置３には、そのほか、第１の６軸力センサＦ1、第２の６軸力センサＦ2、第１のジャイロセンサＧ1及び第２のジャイロセンサＧ2に加えて、各関節機構Ｊ1、Ｊ2、Ｉ1、Ｉ2の関節角度センサＳiから出力される信号が入力される。 In addition to the first six-axis force sensor F 1 , the second six-axis force sensor F 2 , the first gyro sensor G 1, and the second gyro sensor G 2 , the control device 3 includes each joint mechanism. A signal output from the joint angle sensor S i of J 1 , J 2 , I 1 , I 2 is input.
制御装置３は、当該入力信号に基づき、ロボットアーム２の各関節機構Ｊ1、Ｊ2、Ｉ1、Ｉ2、ＸＹステージＸ2、及び台車Ｘ3の動作制御指令信号を生成し、これらを作動させるアクチュエータＡiに対して当該信号を出力するという制御処理を実行するように構成される。
Based on the input signal, the control device 3 generates operation control command signals for the joint mechanisms J 1 , J 2 , I 1 , I 2 , the XY stage X 2 , and the carriage X 3 of the
ここで、制御装置３が制御処理を実行するように構成されるとは、制御装置３を構成するＣＰＵ（中央演算処理）が、必要なソフトウェア及びデータをメモリ（記憶装置）から読み取り、当該ソフトウェアに従って当該演算処理を実行するようにプログラムされていることを意味する。 Here, the control device 3 is configured to execute the control process. The CPU (central processing unit) constituting the control device 3 reads necessary software and data from a memory (storage device), and the software It is programmed that the said arithmetic processing is performed according to.
また、制御装置３は、６軸力センサＦ2等の検出結果に基づき、ロボットアーム２の重心位置が所定の安定位置からずれている場合には、そのずれが補償されるようにＸＹステージＸ2を制御する。その際、ＸＹステージＸ2に対する補償制御のみでは足りない場合に、第２関節機構Ｊ2及び台車Ｘ3についても追加的に補償制御が行われる。
Further, based on the detection result of the six-axis force sensor F 2 or the like, the control device 3 detects the XY stage X so that the deviation is compensated when the position of the center of gravity of the
図３に示されるように、制御装置３は、ＸＹステージＸ2、第２関節機構Ｊ2、及び台車Ｘ3の補償制御を行うための構成として、ロボットアーム２の推定重心位置軌道gc_actを生成する推定重心位置軌道生成要素３１と、第２関節機構Ｊ2及び台車Ｘ3それぞれの補償制御を行う場合を規定する補償制御規定要素３２及び３３と、補償制御規定要素３２からの位置による補償量の軌道を第２関節機構Ｊ2の回転角度（ヨー軸回り及びピッチ軸回りの角度）による角度補償軌道θ_compに変換する角度変換要素３４とを備える。
As shown in FIG. 3, the control device 3 generates an estimated center-of-gravity position trajectory gc_act of the
補償制御規定要素３２は、リミッタ３２１と、リミッタ３２１の出力側に接続された一次遅れ要素３２２とを備える。補償制御規定要素３３は、リミッタ３３１と、リミッタ３３１の出力側に接続された一次遅れ要素３３２とを備える。
The compensation
この構成において、制御装置３は、ＸＹステージＸ2、第２関節機構Ｊ2、及び台車Ｘ3の制御に際し、制御装置３に対して入力されたロボットアーム２の目標運動軌道により、ロボットアーム２の目標重心位置の軌道である目標重心位置軌道gc_cmdと、ＸＹステージＸ2の目標位置の軌道である目標ステージ位置軌道sp_cmdと、第２関節機構Ｊ2の目標回転角度の軌道である目標角度軌道θ_cmdと、台車Ｘ3の目標位置の軌道である台車目標位置軌道cp_cmdとを定める。
In this configuration, the control device 3 uses the target motion trajectory of the
目標重心位置軌道gc_cmdは、台車Ｘ3を基準とする所定の基準平面上の位置の軌道として表され、ロボット１の姿勢が最も安定するようなロボットアーム２の重心位置の軌道として設定される。この台車Ｘ3の基準平面は、台車Ｘ3が水平な床の上に位置するときに水平となるような平面である。この平面に沿って、ＸＹステージＸ2が移動する。したがって、目標ステージ位置軌道sp_cmdは、台車Ｘ3の基準平面に沿った位置として表される。目標角度軌道θ_cmdは、台車Ｘ3又はＸＹステージＸ2を基準とする第２関節機構Ｊ2のピッチ及びヨー軸回りの角度として表される。
Target barycentric position trajectory gc_cmd is represented as a track position on a predetermined reference plane relative to the carriage X 3, is set as the trajectory of the center of gravity of the
推定重心位置軌道生成要素３１により、第２の６軸力センサＦ2の検出出力軌道f_actに基づいてロボットアーム２の推定重心位置軌道gc_actを生成する。このとき、例えば、第２の６軸力センサＦ2として、ＸＹステージＸ2を４点で支持する４つの６軸力センサを採用した場合には、各６軸力センサにより検出されるＺ軸方向（ＸＹステージＸ２の移動面に垂直な方向）の力に基づいてロボットアーム２の重心位置を算出することができる。
The estimated center-of-gravity position
この重心位置は、上述の台車Ｘ3の基準平面上の位置として算出される。その算出に際しては、第２のジャイロセンサＧ2に基づいて得られるＸＹステージＸ2（台車Ｘ3）の傾きが考慮される。 The centroid position is calculated as a position on the reference plane of the carriage X 3 above. In the calculation, the inclination of the XY stage X 2 (cart X 3 ) obtained based on the second gyro sensor G 2 is taken into consideration.
目標重心位置軌道gc_cmdと推定重心位置軌道gc_actとの偏差に基づき、関係式（１）に従って、ステージ位置補償軌道sp_compが生成される。ステージ位置補償軌道sp_compは、ロボットアーム２の重心位置の安定位置からのずれを、ＸＹステージＸ2の制御により補償するための軌道である。「Kp」は比例ゲイン係数であり、「Kd」は微分ゲイン係数である。Kp及びKdのうち一方が０とされてもよい。
Based on the deviation between the target center-of-gravity position trajectory gc_cmd and the estimated center-of-gravity position trajectory gc_act, a stage position compensation trajectory sp_comp is generated according to the relational expression (1). Stage position compensation trajectory sp_comp is the deviation from a stable position of the center of gravity of the
sp_comp=(Kp+Kds)(gc_cmd-gc_act) ..(1)。 sp_comp = (Kp + Kds) (gc_cmd-gc_act) .. (1).
目標ステージ位置軌道sp_cmdが、ステージ位置補償軌道sp_compに基づき、関係式（２）に従って補正されることにより、補正目標ステージ位置軌道sp_cmd_mdfdが生成される。 The target stage position trajectory sp_cmd is corrected according to the relational expression (2) based on the stage position compensation trajectory sp_comp, thereby generating a corrected target stage position trajectory sp_cmd_mdfd.
sp_cmd_mdfd=sp_cmd+sp_comp ..(2)。 sp_cmd_mdfd = sp_cmd + sp_comp .. (2).
この補正目標ステージ位置軌道sp_cmd_mdfdに従ってＸＹステージＸ2が駆動されることにより、ロボットアーム２の重心位置が、台車Ｘ3上の安定位置である目標重心位置軌道gc_cmdからずれている場合には、そのずれ量分だけ、ＸＹステージＸ2が、ずれ方向とは反対方向に移動される。これにより、ロボットアーム２の重心位置が常に台車Ｘ3上の安定位置に位置するように制御されるので、ロボット１の姿勢が安定する。
When the XY stage X 2 is driven according to the corrected target stage position trajectory sp_cmd_mdfd, the center of gravity position of the
ＸＹステージＸ2の制御のみでは、ロボットアーム２の重心位置の安定位置からのずれが補償できない場合には、さらに、第２関節機構Ｊ2のピッチ軸回りの角度及びヨー軸回りの角度と、台車Ｘ3の位置が制御される。
Only control of the XY stage X 2, when the deviation from the stable position of the center of gravity of the
すなわち、目標重心位置軌道gc_cmdと推定重心位置軌道gc_actとの偏差がリミッタ３２１の上限値Lmaxを超え、又は下限値Lminを下回る場合には、それぞれ関係式（３ａ）又は（３ｂ）に従い、一次遅れ要素３２２を経て、関節機構補償軌道ｊ_compが生成される。当該偏差が上限値Lmax以下で下限値Lmin以上である場合には、関節機構補償軌道ｊ_compの値は０（ゼロ）である。
That is, when the deviation between the target center-of-gravity position trajectory gc_cmd and the estimated center-of-gravity position trajectory gc_act exceeds the upper limit value Lmax of the
j_comp=(gc_cmd-gc_act-Lmax)K1/(T1s+1) ..(3a)。 j_comp = (gc_cmd-gc_act-Lmax) K1 / (T1s + 1) .. (3a).
j_comp=(gc_cmd-gc_act-Lmin)K1/(T1s+1) ..(3b)。 j_comp = (gc_cmd-gc_act-Lmin) K1 / (T1s + 1) .. (3b).
関節機構補償軌道ｊ_compは、後述する台車Ｘ3の移動に応じた分だけ、その移動とは逆方向にロボットアーム２の重心位置が移動するように、第２関節機構Ｊ2の角度を補償するための軌道である。Ｔ1は時定数であり、Ｋ1はゲイン定数である。
The joint mechanism compensation trajectory j_comp compensates the angle of the second joint mechanism J 2 so that the position of the center of gravity of the
関節機構補償軌道ｊ_compは、角度変換要素３４を経て、第２関節機構Ｊ2のピッチ軸回りの角度及びヨー軸回りの角度で表した補償量の軌道である角度補償軌道θ_compに変換される。この変換は、通常の幾何学的計算によって行われる。角度補償軌道θ_compに基づき、目標角度軌道θ_cmdが関係式（４）に従って補正され、補正目標角度軌道θ_cmd_mdfdが生成される。
Joint mechanism compensating track j_comp passes through an
θ_cmd_mdfd=θ_cmd+θ_comp ..(4)。 θ_cmd_mdfd = θ_cmd + θ_comp .. (4).
一方、目標重心位置軌道gc_cmdと推定重心位置軌道gc_actとの偏差がリミッタ３３１の上限値Lmaxを超え、又は下限値Lminを下回る場合には、それぞれ関係式（５ａ）又は（５ｂ）に従い、一次遅れ要素３３２を経て、台車位置補償軌道cp_compが生成される。当該偏差が上限値Lmax以下で下限値Lmin以上である場合には、台車位置補償軌道cp_compの値は０（ゼロ）である。
On the other hand, when the deviation between the target center-of-gravity position trajectory gc_cmd and the estimated center-of-gravity position trajectory gc_act exceeds the upper limit value Lmax of the
cp_comp=(gc_cmd-gc_act-Lmax)K2/(T2s+1)..(5a)。 cp_comp = (gc_cmd-gc_act-Lmax) K2 / (T2s + 1) .. (5a).
cp_comp=(gc_cmd-gc_act-Lmin)K2/(T2s+1)..(5b)。 cp_comp = (gc_cmd-gc_act-Lmin) K2 / (T2s + 1) .. (5b).
台車位置補償軌道cp_compは、ロボットアーム２の重心位置の安定位置からのずれを、台車Ｘ3の制御により、上述の第２関節機構Ｊ2の角度補償と協働して補償するための軌道である。Ｔ２は時定数であり、Ｋ２はゲイン定数である。上述の関係式（３ａ）及び（３ｂ）における時定数Ｔ１と時定数Ｔ２との大小関係は、Ｔ１＝Ｔ２、Ｔ１＞Ｔ２又はＴ１＜Ｔ２のいずれであってもよい。
The cart position compensation trajectory cp_comp is a trajectory for compensating the deviation of the center of gravity position of the
台車目標位置軌道cp_cmdが、台車位置補償軌道cp_compに基づき、関係式（６）に従って補正され、補正目標台車位置軌道cp_cmd_mdfdが生成される。 The cart target position trajectory cp_cmd is corrected according to the relational expression (6) based on the cart position compensation trajectory cp_comp to generate a corrected target cart position trajectory cp_cmd_mdfd.
cp_cmd_mdfd=cp_cmd-cp_comp ..(6)。 cp_cmd_mdfd = cp_cmd-cp_comp .. (6).
そして、補正目標台車位置軌道cp_cmd_mdfdにより台車Ｘ3のアクチュエータが駆動され、補正目標角度軌道θ_cmd_mdfdにより第２関節機構Ｊ2のアクチュエータが駆動される。 Then, the actuator of the carriage X 3 is driven by the corrected target carriage position trajectory cp_cmd_mdfd, and the actuator of the second joint mechanism J 2 is driven by the corrected target angular path θ_cmd_mdfd.
これにより、台車Ｘ3は、ロボットアーム２の重心位置の安定位置（目標重心位置gc_cmd）からのずれ量に応じた量だけ、そのずれの方向へ移動するように（台車Ｘ3が移動中の場合にはそのずれの方向への移動量が増加するように）補償制御される。また、第２関節機構Ｊ2は、そのずれ方向とは反対方向にロボットアーム２の重心位置が移動するように、ピッチ軸回りの角度及びヨー軸回りの角度が制御される。これにより、ロボットアーム２の重心位置の安定位置からのずれが、より確実に補償される。
Thus, the carriage X 3 moves in the direction of the deviation by an amount corresponding to the deviation amount from the stable position of the center of gravity position of the robot arm 2 (target gravity center position gc_cmd) (the carriage X 3 is moving). In some cases, compensation control is performed so that the amount of movement in the direction of the deviation increases. In addition, the second joint mechanism J 2 is controlled to have an angle around the pitch axis and an angle around the yaw axis so that the position of the center of gravity of the
なお、この重心位置の制御のほか、制御装置３は、６軸力センサＦ1、Ｆ2、ジャイロセンサＧ1、Ｇ2、及び各関節機構Ｊ1、Ｊ2、Ｉ1、Ｉ2の関節角度センサＳiからの出力に基づき、各関節機構Ｊ1、Ｊ2、Ｉ1、Ｉ2の各アクチュエータＡiを制御することにより、たわみ補償や、コンプライアンス補償を行うことができる。 In addition to the control of the center of gravity, the control device 3 includes six-axis force sensors F 1 and F 2 , gyro sensors G 1 and G 2 , and joints of the joint mechanisms J 1 , J 2 , I 1 , and I 2 . By controlling the actuators A i of the joint mechanisms J 1 , J 2 , I 1 , and I 2 based on the output from the angle sensor S i , deflection compensation and compliance compensation can be performed.
以上のように、本実施形態によれば、台車Ｘ3とロボットアーム２との間にＸＹステージＸ2を設けたので、冶具Ｘ1による操作可能な範囲を拡大することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the XY stage X 2 is provided between the carriage X 3 and the
また、ロボットアーム２の駆動と、ＸＹステージＸ2によるロボットアーム２の移動とを併用しながら冶具Ｘ1による操作を行うことにより、操作対象に対する冶具Ｘ1の位置決めや操作を高い精度で行うことができる。したがって、冶具Ｘ1による高い操作精度が要求される操作対象についても、支障なく処理を行うことができる。
In addition, the jig X 1 can be positioned and operated with high accuracy by performing the operation with the jig X 1 while using both the driving of the
また、ロボットアーム２の重心位置が、台車Ｘ3上の所定の安定位置（目標重心位置gc_cmd）からずれた場合には、そのずれ量分だけ、ＸＹステージＸ2を、ずれ方向とは反対方向に移動させるようにしたので、ロボットアーム２の重心位置を、常に安定位置に位置するように制御することができる。
Further, when the center of gravity of the
これにより、ロボット１が台車Ｘ3により走行しているときや、ロボット１が操作対象を操作しているときに、ロボット１の安定性を確保するとともに、ロボット１の転倒を防止することができる。
Thereby, when the
また、ＸＹステージＸ2の移動のみでは、ロボットアーム２の重心位置の安定位置からのずれが解消されない場合には、さらに、ロボットアーム２の重心位置が安定位置に位置するように、第２関節機構Ｊ2の回転角度と台車Ｘ3の位置を制御するようにしたので、ロボットアーム２の重心位置を確実に安定位置に位置させることができる。
Moreover, the only movement of the XY stage X 2, if the deviation from the stable position of the center of gravity of the
なお、本発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上述においては、ロボット１が移動するための移動体として台車Ｘ3を用いているが、台車Ｘ3の代わりに、他の移動体、例えばレール上を走行する走行手段等を用いてもよい。
In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the above description, the carriage X 3 is used as a moving body for the
また、上述においては、エンドエフェクタとして冶具Ｘ1を用いているが、この代わりに、計測器等のような受動的な機能を有するものを用いるようにしてもよい。 In the above, although using a jig X 1 as an end effector, alternatively, it may be used those having a passive functions such as measuring instruments.
また、上述においては、変位機構としてＸＹステージＸ2を用いているが、この代わりに、リニアステージや２次元直動ステージ等の他の変位機構を用いるようにしてもよい。 In the above, although using the XY stage X 2 as a displacement mechanism, instead of this, it is also possible to use other displacement mechanism such as a linear stage or a two-dimensional linear stage.
また、上述においては力検出器として第２の６軸力センサＦ2を用いているが、この代わりに、３分力検出器等の他の力センサを用いるようにしてもよい。 In the above description, the second six-axis force sensor F 2 is used as the force detector, but another force sensor such as a three-component force detector may be used instead.
また、上述においては、ＸＹステージＸ2の制御のみではロボットアーム２の重心位置を安定位置に位置するように制御できない場合には、さらに第２の関節機構Ｊ2及び台車Ｘ3の双方の動作を追加的に制御するようにしているが、これら双方を追加的に制御する代わりに、第２の関節機構Ｊ2の動作のみを追加的に制御するようにしてもよい。
In the above, if only the control of the XY stage X 2 can not be controlled so as to position the center of gravity of the
１…ロボット、２…ロボットアーム、３…制御装置、Ｊ1…第１関節機構、Ｊ2…第２関節機構、Ｆ1…６軸力センサ、Ｆ2…６軸力センサ（力検出器）、Ｇ1…第１のジャイロセンサ、Ｇ2…ジャイロセンサ、Ｘ0…弾性要素、Ｘ1…冶具、Ｘ2…ＸＹステージ（変位機構）、Ｘ3…台車（移動体）。 1 ... robot, 2 ... robot arm, 3 ... controller, J 1 ... first joint mechanism, J 2 ... second joint mechanism, F 1 ... 6 axis force sensor, F 2 ... 6-axis force sensor (force detector) , G 1 ... first gyro sensor, G 2 ... gyro sensor, X 0 ... elastic element, X 1 ... jig, X 2 ... XY stage (displacement mechanism), X 3 ... cart (moving body).
Claims (3)
前記移動体上で前記ロボットアームの基端部を変位させる変位機構を具備することを特徴とするロボット。 A robot having a robot arm having a joint mechanism and a link member connected via the joint mechanism, and moving by a moving body,
A robot comprising a displacement mechanism for displacing a base end portion of the robot arm on the moving body.
前記ロボットは、
前記変位機構とロボットアームの基端部との間に作用する力を検出する力検出器と、
前記力検出器の検出結果に基づいて前記変位機構を制御することにより前記ロボットアームの重心位置を制御する制御手段とを備えることを特徴とする請求項１に記載のロボット。 The displacement mechanism is for displacing a base end portion of the robot arm along a predetermined plane with the moving body as a reference,
The robot is
A force detector for detecting a force acting between the displacement mechanism and the base end of the robot arm;
The robot according to claim 1, further comprising a control unit that controls the position of the center of gravity of the robot arm by controlling the displacement mechanism based on a detection result of the force detector.
前記変位機構の制御により、前記ロボットアームの重心位置を、所定の安定位置に位置するように制御するものであり、
前記変位機構の制御のみでは前記ロボットアームの重心位置を前記安定位置に位置するように制御できない場合には、さらに前記ロボットアームの最も基端側の前記関節機構を制御し、又は該関節機構及び前記移動体の双方を制御することにより、前記ロボットの重心位置を、前記安定位置に位置するように制御することを特徴とする請求項２に記載のロボット。 The control means includes
By controlling the displacement mechanism, the position of the center of gravity of the robot arm is controlled to be positioned at a predetermined stable position,
If it is impossible to control the position of the center of gravity of the robot arm at the stable position only by controlling the displacement mechanism, the joint mechanism on the most proximal side of the robot arm is further controlled, or the joint mechanism and The robot according to claim 2, wherein the center of gravity of the robot is controlled to be positioned at the stable position by controlling both of the moving bodies.
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|---|---|---|---|---|
| JP2016049616A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | Travel robot, operation plan method therefor and program |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02298489A (en) * | 1989-05-10 | 1990-12-10 | Hitachi Ltd | Operation device for moving robot |
| JP2004345030A (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Toyota Motor Corp | Inverted pendulum type carriage robot |
| US20060149419A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Movable robot without falling over |
| US20070063500A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Homer Eaton | Vehicle having an articulator |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02298489A (en) * | 1989-05-10 | 1990-12-10 | Hitachi Ltd | Operation device for moving robot |
| JP2004345030A (en) * | 2003-05-22 | 2004-12-09 | Toyota Motor Corp | Inverted pendulum type carriage robot |
| US20060149419A1 (en) * | 2004-11-30 | 2006-07-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Movable robot without falling over |
| US20070063500A1 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-22 | Homer Eaton | Vehicle having an articulator |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016049616A (en) * | 2014-09-02 | 2016-04-11 | トヨタ自動車株式会社 | Travel robot, operation plan method therefor and program |
| US10065306B2 (en) | 2014-09-02 | 2018-09-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Traveling robot, motion planning method for traveling robot, and storage medium storing program for traveling robot |
| JP2018008320A (en) * | 2016-07-11 | 2018-01-18 | 国立大学法人広島大学 | Multi-jointed robot arm and uav |
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