JP2020082199A - Control device - Google Patents

Control device Download PDF

Info

Publication number
JP2020082199A
JP2020082199A JP2018214384A JP2018214384A JP2020082199A JP 2020082199 A JP2020082199 A JP 2020082199A JP 2018214384 A JP2018214384 A JP 2018214384A JP 2018214384 A JP2018214384 A JP 2018214384A JP 2020082199 A JP2020082199 A JP 2020082199A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
control
manipulator
impact
control mode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018214384A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7131323B2 (en
Inventor
太田　雄介
Yusuke Ota
雄介 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2018214384A priority Critical patent/JP7131323B2/en
Publication of JP2020082199A publication Critical patent/JP2020082199A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7131323B2 publication Critical patent/JP7131323B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

To provide a control device which enables shock to be alleviated when the shock exerts on a manipulator, and enables approaching a holding-target article to be accurately performed.SOLUTION: The control device of a robot having a manipulator holding a holding-target article comprises, as control modes for controlling the robot, a first control mode for performing the control through position control and a second control mode for performing the control through impedance control. The control device first sets the first control mode and causes the robot to start operation for holding the holding-target article, and when the shock is detected by a shock detection part detecting shock exerted on the manipulator, the control device switches to the second control mode and causes the robot to move in a direction for alleviating the shock, and after completing the movement to a direction for alleviate the shock, the control device switches to the first control mode, and causes the robot to operate so as to again try to hold the holding-target article.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for a robot having a manipulator that grips an object to be gripped.

近年、把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御方法について様々な研究開発が行われている。当該制御方法として、位置制御、力制御の一種であるインピーダンス制御、インピーダンス制御を簡易化したコンプライアンス制御などが一般的に知られている。特許文献１には、コンプライアンス制御のパラメータを動的に変更して衝撃を和らげるようにする技術が開示されている。 In recent years, various researches and developments have been made on a control method of a robot having a manipulator for gripping an object to be gripped. As the control method, position control, impedance control which is a kind of force control, compliance control that simplifies impedance control, etc. are generally known. Patent Document 1 discloses a technique for dynamically changing a parameter of compliance control to soften an impact.

特開２０１１−１０４７４０号公報JP, 2011-104740, A

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、外力とそれ以外の力（自重や加速したときの慣性力）を区別することができずに誤認識が起こり、把持対象物に精度良くアプローチできない可能性がある。これに対し、位置制御でロボットを制御すると、把持対象物に精度良くアプローチできるものの、マニピュレータに過大な力（衝撃）がかかっても、衝撃を和らげるように制御することができない。このため、マニピュレータが衝撃を受けている障害物を破壊してしまったり、マニピュレータが衝撃により破損したりする可能性があった。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, it is not possible to distinguish an external force from a force other than that (self-weight or inertial force when accelerating), resulting in erroneous recognition, and it is not possible to approach the grasped object accurately. There is a nature. On the other hand, if the robot is controlled by the position control, the object to be grasped can be approached with high accuracy, but even if an excessive force (impact) is applied to the manipulator, it cannot be controlled so as to soften the impact. For this reason, there is a possibility that the manipulator may destroy an obstacle that has been impacted, or the manipulator may be damaged by the impact.

本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、マニピュレータに衝撃が及ぼされた場合に衝撃を和らげることができるとともに、把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above background, and provides a control device that can reduce the impact when the impact is exerted on the manipulator and can accurately approach the grasped object. The purpose is to

本発明にかかる制御装置は、把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御装置であって、前記ロボットを制御する制御モードとして、位置制御により制御する第１の制御モードと、インピーダンス制御により制御する第２の制御モードと、を備え、まず、前記第１の制御モードに設定して前記ロボットにより前記把持対象物の把持動作を開始させ、前記マニピュレータに及ぼされる衝撃を検出する衝撃検知部において衝撃を検出した場合には、前記第２の制御モードに切替えて前記ロボットが衝撃を和らげる方向へ回避するように動作させ、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、前記第１の制御モードに切替えて、前記把持対象物の把持を再度試みるよう前記ロボットを動作させるものである。 A control device according to the present invention is a control device for a robot having a manipulator for gripping an object to be gripped, and as a control mode for controlling the robot, a first control mode for controlling by position control, and a control by impedance control. And a second control mode for performing a gripping operation of the gripping target by the robot by setting the first control mode, and detecting a shock exerted on the manipulator. When a shock is detected, the robot is switched to the second control mode to operate so that the robot avoids the shock in a direction to soften the shock, and after the avoidance in the direction to soften the shock is completed, the first control mode is set. The robot is operated so as to try again to grip the grip target.

まず、第１の制御モードで把持対象物の把持動作を開始させることで、把持対象物の周辺に障害物がない場合に把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。また、マニピュレータに衝撃が及ぼされた場合に第２の制御モードに切替えることで、マニピュレータに及ぼされている衝撃を和らげることができる。さらに、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、第１の制御モードに切替えることで、把持対象物の把持を再度の試みにおいて把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。 First, by starting the gripping operation of the gripping target in the first control mode, it is possible to accurately approach the gripping target when there is no obstacle around the gripping target. Further, when the impact is exerted on the manipulator, the impact exerted on the manipulator can be softened by switching to the second control mode. Furthermore, by switching to the first control mode after the avoidance in the direction of softening the impact is completed, it is possible to accurately approach the grasped object in another attempt to grasp the grasped object.

また、前記マニピュレータの所定の位置が、前記把持対象物から所定の距離以上離れたときに、前記第１の制御モードによる前記把持対象物の把持を再度試みるようにしてもよい。マニピュレータと把持対象物との距離が近い状態で第１の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みた場合、衝撃を受けた障害物に再び衝突して衝撃を受ける可能性が高い。把持対象物から所定の距離以上離れたときに把持対象物の把持を再度試みることで、再度の試みにおいて成功率を高めることができる。 Further, when the predetermined position of the manipulator is separated from the grip target by a predetermined distance or more, the grip of the grip target in the first control mode may be tried again. When the manipulator and the object to be grasped are close to each other and the mode is switched to the first control mode to try again to grasp the object to be grasped, there is a high possibility that the impacted obstacle collides with the obstacle again to receive the impact. By re-attempting the gripping of the gripping target when the gripping target is separated from the gripping target by a predetermined distance or more, the success rate can be increased in the retry.

さらに、衝撃を受けたときにおける前記マニピュレータの所定の位置の座標情報を記憶させ、回避が完了した後、前記把持対象物の把持を再度試みる際に、当該座標情報を考慮するようにしてもよい。このように、前回の把持の試みにおける情報を生かすことで、今回の把持の試みにおける成功率を高めることができる。 Furthermore, the coordinate information of a predetermined position of the manipulator when an impact is received may be stored, and after the avoidance is completed, the coordinate information may be taken into consideration when the grip target is reattempted. .. In this way, by utilizing the information in the previous gripping attempt, the success rate in the current gripping attempt can be increased.

本発明によれば、マニピュレータに衝撃が及ぼされた場合に衝撃を和らげることができるとともに、把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the impact when the impact is applied to the manipulator, and it is possible to accurately approach the object to be grasped.

本実施形態に係る制御装置を適用するロボットの外観斜視図である。It is an external perspective view of a robot to which the control device according to the present embodiment is applied. ロボットの制御構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control structure of a robot. 制御装置において、ロボットが把持対象物の把持を行う動作を制御する処理の流れについて説明するフローチャートである。7 is a flowchart illustrating a flow of processing for controlling an operation in which the robot grips an object to be gripped in the control device. 図３のステップＳ１０３の処理の一例について示す模式図である。It is a schematic diagram shown about an example of the process of step S103 of FIG. 図３のステップＳ１０４における回避が完了したか否か判定する処理の一例について示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the process which determines whether the avoidance in step S104 of FIG. 3 was completed. 制御装置をロボットとは別体として構成した例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example which comprised the control apparatus as a separate body from the robot.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the invention according to the claims is not limited to the following embodiments. In addition, not all of the configurations described in the embodiments are essential as means for solving the problem. For clarity of explanation, the following description and drawings are appropriately omitted and simplified. In each drawing, the same reference numerals are given to the same elements, and duplicated explanations are omitted as necessary.

まず、本実施形態に係る制御装置を適用するロボットの構成について説明する。
図１は、本実施形態に係る制御装置を適用するロボット１００の外観斜視図である。図において、ｘｙ平面はロボット１００の走行面であり、ｚ軸プラス方向は天頂方向を示す。図１に示すように、ロボット１００は、大きく分けて、走行面を移動するための移動機構としての台車部１１０と、本体部１２０と、把持機構としてのマニピュレータ２３０と、によって構成される。マニピュレータ２３０は、ロボットアーム１３０及びロボットハンド１４０を含む。 First, the configuration of a robot to which the control device according to the present embodiment is applied will be described.
FIG. 1 is an external perspective view of a robot 100 to which the control device according to the present embodiment is applied. In the figure, the xy plane is the running surface of the robot 100, and the z-axis plus direction indicates the zenith direction. As shown in FIG. 1, the robot 100 is roughly divided into a carriage unit 110 as a moving mechanism for moving a traveling surface, a main body unit 120, and a manipulator 230 as a gripping mechanism. The manipulator 230 includes a robot arm 130 and a robot hand 140.

台車部１１０は、円筒形状の筐体内に、それぞれが走行面に接地する２つの駆動輪１１１と１つのキャスター１１２とを支持している。２つの駆動輪１１１は、互いに回転軸芯が一致するように配設されている。それぞれの駆動輪１１１は、不図示のモータによって独立して回転駆動される。キャスター１１２は、従動輪であり、台車部１１０から鉛直方向に延びる旋回軸が車輪の回転軸から離れて車輪を軸支するように設けられており、台車部１１０の移動方向に倣うように追従する。ロボット１００は、例えば、２つの駆動輪１１１が同じ方向に同じ回転速度で回転されれば直進し、逆方向に同じ回転速度で回転されれば台車部１１０の２つの駆動輪１１１の中央を通る鉛直軸周りに旋回する。 The trolley|bogie part 110 supports the two drive wheels 111 and the one caster 112 which each ground in a running surface in a cylindrical housing. The two drive wheels 111 are arranged so that the axes of rotation thereof coincide with each other. Each drive wheel 111 is independently driven to rotate by a motor (not shown). The caster 112 is a driven wheel, and a turning shaft extending in the vertical direction from the bogie unit 110 is provided so as to pivotally support the wheel away from the rotation axis of the wheel, and follows the moving direction of the bogie unit 110. To do. The robot 100 goes straight if, for example, the two drive wheels 111 are rotated in the same direction and at the same rotation speed, and passes through the center of the two drive wheels 111 of the carriage unit 110 if they are rotated in the opposite direction and at the same rotation speed. Turn around the vertical axis.

本体部１２０は、ロボットアーム１３０を支持すると共に、ユーザインタフェースの一部を成す表示パネル１２３を有する。表示パネル１２３は、例えば液晶パネルであり、キャラクターの顔を表示したり、ロボット１００に関する情報を提示したりする。表示パネル１２３は、表示面にタッチパネルを有し、ユーザからの指示入力を受け付けることができる。 The main body 120 supports the robot arm 130 and has a display panel 123 that forms a part of a user interface. The display panel 123 is, for example, a liquid crystal panel, and displays the face of the character and presents information about the robot 100. The display panel 123 has a touch panel on its display surface and can receive an instruction input from a user.

本体部１２０は、ロボットアーム１３０及びロボットハンド１４０の動作範囲を含む前方の環境空間を見渡せる位置に環境カメラ１２１を有する。環境カメラ１２１は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子と画像データ生成部を含み、前方の環境空間を撮像して生成した画像データを出力する。また、本体部１２０には、コントロールユニット１９０が設けられている。コントロールユニット１９０は、後述の制御部とメモリ等を含む。 The main body 120 has an environment camera 121 at a position overlooking the environment space in front of the robot arm 130 and the robot hand 140. The environment camera 121 includes an image sensor such as a CMOS image sensor and an image data generation unit, and outputs the image data generated by imaging the environment space in front. A control unit 190 is provided on the main body 120. The control unit 190 includes a control unit described later and a memory and the like.

本体部１２０に支持されたロボットアーム１３０は、複数のリンク、例えば図示するように２つのリンクを有し、各リンクを回動可能に連結する関節部１３１（手首関節、肘関節、肩関節など）に設けられたアクチュエータを駆動させることにより様々な姿勢を取り得る。各関節部１３１には、減速機構が設けられている。ロボットアーム１３０の先端部にはロボットハンド１４０が接続されており、ロボットハンド１４０の全体は、ロボットアーム１３０の先端リンクの伸延方向と平行な旋回軸周りに、アクチュエータの駆動によって旋回し得る。 The robot arm 130 supported by the main body section 120 has a plurality of links, for example, two links as shown in the drawing, and a joint section 131 (a wrist joint, an elbow joint, a shoulder joint, etc.) that rotatably connects the links. Various postures can be taken by driving the actuator provided in (1). Each joint 131 is provided with a speed reduction mechanism. A robot hand 140 is connected to the tip of the robot arm 130, and the entire robot hand 140 can be turned by driving an actuator about a turning axis parallel to the extension direction of the tip link of the robot arm 130.

ロボットアーム１３０の先端部にあるロボットハンド１４０にはハンドカメラ１４１が配設されている。ハンドカメラ１４１は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである撮像素子と画像データ生成部を含み、ロボットハンド１４０の前方空間を撮像して生成した画像データを出力する。ロボットハンド１４０は、先端部に設けられたアクチュエータによって駆動される第１フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂを備える。第１フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂは、点線矢印で示すようにそれぞれが互いに接近するように動作して、対象物を挟持することにより把持を実現する。 A hand camera 141 is provided on the robot hand 140 at the tip of the robot arm 130. The hand camera 141 includes an image sensor such as a CMOS image sensor and an image data generation unit, and outputs the image data generated by imaging the space in front of the robot hand 140. The robot hand 140 includes a first finger 140a and a second finger 140b that are driven by an actuator provided at the tip. The first finger 140a and the second finger 140b operate so as to approach each other as indicated by a dotted arrow, and grip an object by gripping it.

図２は、ロボット１００の制御構成を示すブロック図である。本実施形態に係る制御装置２００は、ロボット１００に組み込まれている。すなわち、制御装置２００は、例えばＣＰＵであり、本体部１２０のコントロールユニット１９０（図１参照）に格納されている。駆動輪ユニット２１０は、駆動輪１１１（図１参照）を駆動するための駆動回路やモータを含み、台車部１１０（図１参照）に設けられている。 FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the robot 100. The control device 200 according to the present embodiment is incorporated in the robot 100. That is, the control device 200 is, for example, a CPU, and is stored in the control unit 190 (see FIG. 1) of the main body 120. The drive wheel unit 210 includes a drive circuit and a motor for driving the drive wheels 111 (see FIG. 1), and is provided in the carriage unit 110 (see FIG. 1).

マニピュレータ２３０に含まれるロボットアーム１３０は、図１を用いて説明した構造体の他に、各関節部１３１（図１参照）を駆動するアクチュエータ１３２と、各関節部１３１の回転情報を検出する回転センサ１３４と、各関節部１３１の操作力（トルク）を検出する力センサ１３３と、を有する。アクチュエータ１３２は、例えばサーボモータなどである。回転センサ１３４は、例えばエンコーダなどである。力センサ１３３は、例えば、各関節部１３１のトルクを検出するトルクセンサなどである。マニピュレータ２３０に含まれるロボットハンド１４０は、第１フィンガー１４０ａと第２フィンガー１４０ｂ（図１参照）を駆動するアクチュエータ１４２と、ロボットハンド１４０の操作力を検出する力センサ１４３と、を有する。 The robot arm 130 included in the manipulator 230 includes, in addition to the structure described with reference to FIG. 1, an actuator 132 that drives each joint 131 (see FIG. 1) and a rotation that detects rotation information of each joint 131. It has a sensor 134 and a force sensor 133 that detects an operating force (torque) of each joint 131. The actuator 132 is, for example, a servo motor or the like. The rotation sensor 134 is, for example, an encoder. The force sensor 133 is, for example, a torque sensor that detects the torque of each joint 131. The robot hand 140 included in the manipulator 230 has an actuator 142 that drives the first finger 140a and the second finger 140b (see FIG. 1), and a force sensor 143 that detects an operating force of the robot hand 140.

センサユニット２２０は、移動中に障害物を検出したり、外部からの接触を検出したりする各種センサを含み、台車部１１０及び本体部１２０（図１参照）に分散して配置されている。制御装置２００は、センサユニット２２０に制御信号を送ることにより、各種センサを駆動してその出力を取得する。センサユニット２２０は、マニピュレータ２３０に及ぼされる衝撃を検出する衝撃検知部２２１を含む。 The sensor unit 220 includes various sensors that detect an obstacle during movement and detects contact from the outside, and is arranged in a distributed manner in the carriage unit 110 and the main body unit 120 (see FIG. 1 ). The control device 200 sends a control signal to the sensor unit 220 to drive various sensors and obtain their outputs. The sensor unit 220 includes an impact detection unit 221 that detects an impact exerted on the manipulator 230.

衝撃検知部２２１は、ロボットアーム１３０の力センサ１３３、ロボットハンド１４０の力センサ１４３を用いて、マニピュレータ２３０に及ぼされる衝撃を検出するものである。ここで、マニピュレータ２３０に衝撃が及ぼされている、とは、予め定められた閾値以上の力がマニピュレータ２３０に及ぼされている状態を意味する。なお、衝撃検知部２２１は、マニピュレータ２３０に及ぼされる衝撃を検出することができればどのようなものであってもよい。例えば、衝撃検知部２２１は、ロボットアーム１３０のアクチュエータ１３２やロボットハンド１４０のアクチュエータ１４２の電流値の波形変化から衝撃を検出するものであってもよい。また、衝撃検知部２２１は、マニピュレータ２３０の所定の位置に設置されたタッチセンサにより衝撃を検出するものであってもよい。ここで、タッチセンサとは、所定圧力以上の圧力を受けるとＯＮする感圧式のセンサである。 The impact detection unit 221 detects the impact exerted on the manipulator 230 by using the force sensor 133 of the robot arm 130 and the force sensor 143 of the robot hand 140. Here, the impact on the manipulator 230 means a state in which a force equal to or greater than a predetermined threshold is exerted on the manipulator 230. Note that the impact detection unit 221 may be any type as long as it can detect the impact applied to the manipulator 230. For example, the impact detection unit 221 may detect the impact from the waveform change of the current value of the actuator 132 of the robot arm 130 or the actuator 142 of the robot hand 140. Further, the impact detection unit 221 may be one that detects an impact with a touch sensor installed at a predetermined position of the manipulator 230. Here, the touch sensor is a pressure-sensitive sensor that is turned on when a pressure equal to or higher than a predetermined pressure is received.

環境カメラ１２１は、上述のように、ロボットアーム１３０及びロボットハンド１４０の動作範囲を含む前方の環境空間を観察するために利用され、制御装置２００の撮像指示に従って撮像を実行する。環境カメラ１２１は、生成した画像データを制御装置２００へ引き渡す。ハンドカメラ１４１は、上述のように、ロボットハンド１４０の前方空間を観察するために利用され、制御装置２００の撮像指示に従って撮像を実行する。ハンドカメラ１４１は、生成した画像データを制御装置２００へ引き渡す。 As described above, the environment camera 121 is used for observing a front environment space including the operation range of the robot arm 130 and the robot hand 140, and executes the image capturing according to the image capturing instruction of the control device 200. The environment camera 121 delivers the generated image data to the control device 200. As described above, the hand camera 141 is used for observing the space in front of the robot hand 140, and executes imaging according to the imaging instruction of the control device 200. The hand camera 141 delivers the generated image data to the control device 200.

メモリ２４０は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。メモリ２４０は、ロボット１００を制御するためのロボット制御プログラムの他、制御に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。 The memory 240 is a non-volatile storage medium, and for example, a solid state drive is used. The memory 240 stores a robot control program for controlling the robot 100, as well as various parameter values, functions, lookup tables, and the like used for control.

制御装置２００は、ロボット１００における把持対象物の把持を行う動作を制御する。すなわち、制御装置２００は、把持対象物の把持を行うための様々な演算を行い、その演算結果に基づいて、マニピュレータ２３０及び駆動輪ユニット２１０へ駆動信号を送信する。制御装置２００は、ロボット１００における把持対象物の把持を行う動作を制御する制御モードとして、位置制御により制御する第１の制御モードとインピーダンス制御により制御する第２の制御モードの２つを備えている。マニピュレータ２３０にかかる力の検出は、衝撃検知部２２１により行う。 The control device 200 controls the operation of gripping an object to be gripped by the robot 100. That is, the control device 200 performs various calculations for gripping an object to be gripped, and transmits a drive signal to the manipulator 230 and the drive wheel unit 210 based on the calculation result. The control device 200 has two control modes for controlling the operation of gripping an object to be gripped by the robot 100: a first control mode controlled by position control and a second control mode controlled by impedance control. There is. The impact detection unit 221 detects the force applied to the manipulator 230.

第１の制御モードでは、把持対象物の位置にマニピュレータ２３０を精度良くアプローチさせることができる。しかしながら、第１の制御モードでは、把持対象物へのアプローチの途中で障害物などによりマニピュレータ２３０に衝撃が及ぼされた場合に、衝撃を和らげるようにマニピュレータ２３０を回避させることができない。一方、第２の制御モードでは、マニピュレータ２３０に衝撃が及ぼされた場合に、衝撃を和らげるようにマニピュレータ２３０を回避させることができる。しかしながら、第２の制御モードでは、把持対象物の位置にマニピュレータ２３０を精度良くアプローチさせることができない。そこで、本実施形態に係る制御装置２００では、ロボット１００が把持対象物の把持を行う動作を制御において、第１の制御モードと第２の制御モードを適宜切替えするようにする。 In the first control mode, the manipulator 230 can be accurately approached to the position of the grasped object. However, in the first control mode, when the manipulator 230 is impacted by an obstacle or the like while approaching the object to be grasped, the manipulator 230 cannot be avoided so as to soften the impact. On the other hand, in the second control mode, when an impact is applied to the manipulator 230, the manipulator 230 can be avoided so as to soften the impact. However, in the second control mode, the manipulator 230 cannot accurately approach the position of the grasped object. Therefore, in the control device 200 according to the present embodiment, the first control mode and the second control mode are appropriately switched in the control of the operation of the robot 100 gripping an object to be gripped.

次に、制御装置２００において、ロボット１００が把持対象物の把持を行う動作を制御する処理の流れについて説明する。
図３は、制御装置２００において、ロボット１００が把持対象物の把持を行う動作を制御する処理の流れについて説明するフローチャートである。図３に示すように、まず、制御モードを第１の制御モードに設定し、把持対象物の把持動作を開始する（ステップＳ１０１）。 Next, in the control device 200, a flow of processing for controlling the operation of the robot 100 gripping an object to be gripped will be described.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a flow of processing in the control device 200 for controlling an operation in which the robot 100 grips an object to be gripped. As shown in FIG. 3, first, the control mode is set to the first control mode, and the grip operation of the grip target is started (step S101).

ステップＳ１０１に続いて、衝撃検知部２２１が衝撃を検出したか否か判定する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２で衝撃検知部２２１が衝撃を検出したと判定された場合、制御モードを第２の制御モードに切替えて衝撃を和らげる方向に回避するようロボット１００を動作させる（ステップＳ１０３）。 Subsequent to step S101, it is determined whether or not the shock detection unit 221 has detected a shock (step S102). When it is determined in step S102 that the impact detection unit 221 has detected an impact, the control mode is switched to the second control mode, and the robot 100 is operated so as to avoid the impact in the direction of reducing the impact (step S103).

ステップＳ１０３に続いて、衝撃を和らげる方向への回避が完了したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で衝撃を和らげる方向への回避が完了したと判定された場合、ロボット１００の制御モードを第１の制御モードに切替え、把持対象物の把持を再度試みる（ステップＳ１０５）。なお、前回の把持対象物の把持における衝撃を検出した際のマニピュレータ２３０の所定の位置の座標情報をメモリ２４０（図２参照）に記憶させておき、把持対象物の把持を再度試みるにあたり、当該座標情報を考慮するようにしてもよい。ここで、マニピュレータ２３０の所定の位置は、例えばマニピュレータ２３０の先端部である。このように、前回の把持の試みにおける情報を生かすことで、今回の把持の試みにおける成功率を高めることができる。 Subsequent to step S103, it is determined whether or not avoidance in the direction of cushioning the impact is completed (step S104). When it is determined in step S104 that the avoidance in the direction of softening the impact is completed, the control mode of the robot 100 is switched to the first control mode, and the gripping of the gripping target is tried again (step S105). The memory 240 (see FIG. 2) stores the coordinate information of the predetermined position of the manipulator 230 at the time of detecting the impact of the previous gripping of the gripping target, and when the gripping target is tried again, You may make it consider coordinate information. Here, the predetermined position of the manipulator 230 is, for example, the tip portion of the manipulator 230. In this way, by utilizing the information in the previous gripping attempt, the success rate in the current gripping attempt can be increased.

ステップＳ１０２で衝撃検知部２２１が衝撃を検出されていないと判定した場合、把持対象物の把持に成功したか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において把持対象物の把持に成功していないと判定された場合、処理をステップＳ１０２に戻す。ステップＳ１０６において把持対象物の把持に成功したと判定された場合、処理を終了する。 When the impact detection unit 221 determines in step S102 that the impact is not detected, it is determined whether or not the grasping target object has been successfully grasped (step S106). If it is determined in step S106 that the gripping target has not been successfully gripped, the process returns to step S102. When it is determined in step S106 that the gripping target has been successfully gripped, the processing ends.

次に、図３のステップＳ１０３における回避する処理について具体的に説明する。図４は、図３のステップＳ１０３の処理の一例について示す模式図である。図４の上段に示すように、マニピュレータ２３０のロボットハンド１４０が把持対象物としてのコップＷ１を把持しようとして、障害物としての棚Ｗ２にぶつかったとする。このとき、衝撃検知部２２１（図２参照）がマニピュレータ２３０に衝撃が及ぼされたことを検出する。マニピュレータ２３０をコップＷ１にこれ以上近づけようとすると衝撃が大きくなる。このため、制御装置２００（図２参照）は、制御モードを第２の制御モードに切替えて、図４の下段に示すように、衝撃を和らげる方向Ｄ１に回避するようにロボット１００を動作させる。 Next, the process to be avoided in step S103 of FIG. 3 will be specifically described. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of the process of step S103 of FIG. As shown in the upper part of FIG. 4, it is assumed that the robot hand 140 of the manipulator 230 tries to grasp the cup W1 as the grasping object and hits the shelf W2 as the obstacle. At this time, the impact detector 221 (see FIG. 2) detects that the manipulator 230 is impacted. If the manipulator 230 is made to approach the cup W1 any further, the impact becomes large. Therefore, the control device 200 (see FIG. 2) switches the control mode to the second control mode and operates the robot 100 so as to avoid the impact in the direction D1 in which the impact is softened, as shown in the lower part of FIG.

次に、図３のステップＳ１０４における回避が完了したか否か判定する処理について具体的に説明する。図５は、図３のステップＳ１０４における回避が完了したか否か判定する処理の一例について示す模式図である。図５に示すように、制御装置２００（図２参照）は、マニピュレータ２３０の所定の位置Ｐ１が、把持対象物であるコップＷ１から所定の距離Ｌ１以上離れたときに、第１の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みる。ここで、マニピュレータ２３０の所定の位置は、例えばマニピュレータ２３０の先端部である。 Next, the process of determining whether or not the avoidance in step S104 of FIG. 3 is completed will be specifically described. FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a process of determining whether or not the avoidance is completed in step S104 of FIG. As shown in FIG. 5, the control device 200 (see FIG. 2) enters the first control mode when the predetermined position P1 of the manipulator 230 is more than a predetermined distance L1 away from the cup W1, which is an object to be grasped. Switch and try again to grasp the grasped object. Here, the predetermined position of the manipulator 230 is, for example, the tip portion of the manipulator 230.

なお、衝撃検知部２２１が衝撃を検出しなくなった時点で回避が完了したと判定するようにしてもよいが、上述したように、マニピュレータ２３０と把持対象物との距離が所定の距離以上離れた時に回避が完了したと判定する方が好ましい。これは、マニピュレータ２３０と把持対象物との距離が近い状態で第１の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みた場合、衝撃を受けた障害物（ここでは棚Ｗ２）に再び衝突し衝撃を受けてしまう可能性が高いからである。把持対象物から所定の距離以上離れたときに把持対象物の把持を再度試みることで、再度の試みにおいて成功率を高めることができる。 Note that the avoidance may be determined to be completed when the impact detection unit 221 no longer detects the impact, but as described above, the distance between the manipulator 230 and the grasped object is a predetermined distance or more. It is sometimes preferable to determine that the avoidance is complete. This is because when the manipulator 230 and the object to be grasped are switched to the first control mode and the object to be grasped is tried again in a state where the distance between the manipulator 230 and the object to be grasped is short, the obstacle (the shelf W2 in this case) that has been impacted again collides. This is because there is a high possibility that they will be shocked. By re-attempting the gripping of the gripping target when the gripping target is separated from the gripping target by a predetermined distance or more, the success rate can be increased in the second attempt.

以上より、本実施形態に係る制御装置２００では、衝撃検知部２２１が衝撃を検出するまでは第１の制御モードでロボット１００の制御を行い、衝撃検知部２２１が衝撃を検出した時にインピーダンス制御に切替えて衝撃を和らげる方向へ回避する。そして、回避が完了した後に、前記第１の制御モードに切替えて把持対象物の把持を再度試みる。まず、第１の制御モードで把持対象物の把持動作を開始させることで、把持対象物の周辺に障害物がない場合に把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。また、マニピュレータ２３０に衝撃が及ぼされた場合に第２の制御モードに切替えることで、衝撃を和らげることができる。さらに、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、第１の制御モードに切替えることで、把持対象物の把持を再度の試みにおいて把持対象物へのアプローチを精度良く行うことができる。 As described above, in the control device 200 according to the present embodiment, the robot 100 is controlled in the first control mode until the impact detection unit 221 detects the impact, and the impedance control is performed when the impact detection unit 221 detects the impact. Switch to avoid shocks. Then, after the avoidance is completed, the mode is switched to the first control mode and the gripping of the gripping target is tried again. First, by starting the gripping operation of the gripping target in the first control mode, it is possible to accurately approach the gripping target when there is no obstacle around the gripping target. Further, when the manipulator 230 is shocked, the shock can be softened by switching to the second control mode. Furthermore, by switching to the first control mode after the avoidance in the direction of softening the impact is completed, it is possible to accurately approach the grasped object in another attempt to grasp the grasped object.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施の形態では、制御装置がロボットに組み込まれた構成について説明したが、制御装置をロボットとは別体として構成してもよい。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In the above embodiment, the configuration in which the control device is incorporated in the robot has been described, but the control device may be configured separately from the robot.

図６は、制御装置２００をロボット１００とは別体として構成した例を示す模式図である。図６に示すように、制御装置２００からの制御信号は、インターネット６００に接続されたシステムサーバ５００を介して、ロボット１００に送信される。ロボット１００及び制御装置２００は、無線ルータ７００を介してインターネット６００と接続されている。ここで、システムサーバ５００を接続するネットワークはインターネットに限らず、イントラネット等他のネットワークであっても構わない。 FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which the control device 200 is configured separately from the robot 100. As shown in FIG. 6, the control signal from the control device 200 is transmitted to the robot 100 via the system server 500 connected to the Internet 600. The robot 100 and the control device 200 are connected to the Internet 600 via a wireless router 700. Here, the network connecting the system server 500 is not limited to the Internet, but may be another network such as an intranet.

１００ ロボット
１１０ 台車部
１１１ 駆動輪
１１２ キャスター
１２０ 本体部
１２１ 環境カメラ
１２３ 表示パネル
１３０ ロボットアーム
１３１ 関節部
１３２ アクチュエータ
１３３ 力センサ
１３４ 回転センサ
１４０ ロボットハンド
１４０ａ 第１フィンガー
１４０ｂ 第２フィンガー
１４１ ハンドカメラ
１４２ アクチュエータ
１４３ 力センサ
１９０ コントロールユニット
２００ 制御装置
２１０ 駆動輪ユニット
２２０ センサユニット
２２１ 衝撃検知部
２３０ マニピュレータ
２４０ メモリ
５００ システムサーバ
６００ インターネット
７００ 無線ルータ 100 robot 110 bogie part 111 drive wheel 112 caster 120 body part 121 environment camera 123 display panel 130 robot arm 131 joint part 132 actuator 133 force sensor 134 rotation sensor 140 robot hand 140a first finger 140b second finger 141 hand camera 142 actuator 143 Force sensor 190 Control unit 200 Control device 210 Drive wheel unit 220 Sensor unit 221 Impact detection unit 230 Manipulator 240 Memory 500 System server 600 Internet 700 Wireless router

Claims (3)

把持対象物を把持するマニピュレータを有するロボットの制御装置であって、
前記ロボットを制御する制御モードとして、位置制御により制御する第１の制御モードと、インピーダンス制御により制御する第２の制御モードと、を備え、まず、前記第１の制御モードに設定して前記ロボットにより前記把持対象物の把持動作を開始させ、前記マニピュレータに及ぼされる衝撃を検出する衝撃検知部において衝撃を検出した場合には、前記第２の制御モードに切替えて前記ロボットが衝撃を和らげる方向へ回避するように動作させ、衝撃を和らげる方向への回避が完了した後に、前記第１の制御モードに切替えて、前記把持対象物の把持を再度試みるよう前記ロボットを動作させる、制御装置。 A controller for a robot having a manipulator for gripping an object to be gripped,
The control mode for controlling the robot includes a first control mode for controlling by position control and a second control mode for controlling by impedance control. First, the robot is set in the first control mode. When the impact is detected by the impact detection unit that detects the impact exerted on the manipulator, the gripping operation of the grasped object is started by the switching to the second control mode in the direction in which the robot softens the impact. A controller that operates so as to avoid the shock, and switches to the first control mode after the avoidance in the direction of softening the impact is completed, and operates the robot so as to retry the grip of the grip target. 前記マニピュレータの所定の位置が、前記把持対象物から所定の距離以上離れたときに、前記第１の制御モードによる前記把持対象物の把持を再度試みる、請求項１に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, wherein when a predetermined position of the manipulator is separated from the grip target by a predetermined distance or more, the grip of the grip target in the first control mode is retried. 衝撃を受けたときにおける前記マニピュレータの所定の位置の座標情報を記憶させ、回避が完了した後、前記把持対象物の把持を再度試みる際に、当該座標情報を考慮する、請求項１に記載の制御装置。 The coordinate information of a predetermined position of the manipulator at the time of receiving an impact is stored, and after the avoidance is completed, the coordinate information is considered when the grip object is tried again, and the coordinate information is taken into consideration. Control device.
JP2018214384A 2018-11-15 2018-11-15 Control device Active JP7131323B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018214384A JP7131323B2 (en) 2018-11-15 2018-11-15 Control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018214384A JP7131323B2 (en) 2018-11-15 2018-11-15 Control device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020082199A true JP2020082199A (en) 2020-06-04
JP7131323B2 JP7131323B2 (en) 2022-09-06

Family

ID=70905444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018214384A Active JP7131323B2 (en) 2018-11-15 2018-11-15 Control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7131323B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112297009A (en) * 2020-10-29 2021-02-02 燕山大学 Impedance new configuration generation method and system for three-degree-of-freedom leg of robot
CN117444984A (en) * 2023-12-20 2024-01-26 沈阳奇辉机器人应用技术有限公司 Manipulator control method and system for railway robot

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10193290A (en) * 1997-01-08 1998-07-28 Toshiba Corp Robot control device
JP2000024968A (en) * 1998-07-09 2000-01-25 Fanuc Ltd Robot controller
JP2000263481A (en) * 1999-03-12 2000-09-26 Meidensha Corp Bin picking device
JP2016007645A (en) * 2014-06-20 2016-01-18 ファナック株式会社 Multi-joint robot having saving function of arm

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10193290A (en) * 1997-01-08 1998-07-28 Toshiba Corp Robot control device
JP2000024968A (en) * 1998-07-09 2000-01-25 Fanuc Ltd Robot controller
JP2000263481A (en) * 1999-03-12 2000-09-26 Meidensha Corp Bin picking device
JP2016007645A (en) * 2014-06-20 2016-01-18 ファナック株式会社 Multi-joint robot having saving function of arm

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112297009A (en) * 2020-10-29 2021-02-02 燕山大学 Impedance new configuration generation method and system for three-degree-of-freedom leg of robot
CN117444984A (en) * 2023-12-20 2024-01-26 沈阳奇辉机器人应用技术有限公司 Manipulator control method and system for railway robot
CN117444984B (en) * 2023-12-20 2024-03-08 沈阳奇辉机器人应用技术有限公司 Manipulator control method and system for railway robot

Also Published As

Publication number Publication date
JP7131323B2 (en) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107848116B (en) Remote operation robot system
EP2917001B1 (en) Hybrid gesture control haptic system
JP6454960B2 (en) Robot, robot system, robot controller
US11230004B2 (en) Robot system and robot control method
JP2015157352A (en) Robot, control device and control method of robot, and control program for robot
JP2011224695A (en) System for controlling holding of robot, and robot
JP7044047B2 (en) robot
JP2020082199A (en) Control device
CN110997248B (en) System for gripping articles and method of system operation for gripping articles
JP2007148527A (en) Method for avoiding interference of robot and robot
JP7207207B2 (en) Arithmetic device, machine learning method and control program
JP6939104B2 (en) Control devices, robot systems and robot control methods
JPH08393B2 (en) Robot arm with collision prevention function
JP2015186834A (en) Robot control apparatus, holding unit control device, robot, holding unit, robot control method and program
WO2019039006A1 (en) Robot
JP2011156564A5 (en)
JP4385998B2 (en) Inverted pendulum cart
JP3328414B2 (en) Robot hand attitude control device
WO2018212189A1 (en) Gripping system
Zaman et al. Speech responsive mobile robot for transporting objects of different weight categories
WO2023200011A1 (en) Remote control system, robot remote control method, and remote control program
JP2015058519A (en) Robot hand
KR101993410B1 (en) Robot control system and apparatus using vibration feedback
JP2018114590A (en) Robot teaching device and robot teaching method
JP6248694B2 (en) Robot, robot system, and control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210426

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220308

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220427

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220726

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220808

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7131323

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151