JP2667153B2 - 複腕装置の直接教示方法 - Google Patents
複腕装置の直接教示方法Info
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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—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme 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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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量ロボットにお
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方法に関するもので、具体的
には、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
作させる複腕装置の直接教示方法に関するものである。 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。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。 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
41はマスターアーム40の動作に追従し、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やす
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、複数のアームの先端のハンドによりワークを
保持する複腕装置に対して直接教示を行うための方法で
あって、ワークに外力を加える第１の工程と、各ハンド
に設けられた力センサ手段により各ハンドに加えられた
外力とワーク自重からなる力を検出する第２の工程と、
第２の工程により検出された各ハンドの力と、ワーク自
重が各ハンドに与える力とに基づき、第１の工程で加え
られた外力を算出する第３の工程と、第３の工程で求め
られた外力の方向へ各ハンドが所定距離だけ移動する指
令を出す第４の工程からなる。 また、本発明の第２の発明は複数のアームの先端のハ
ンドによりワークを保持する複腕装置に対して直接教示
を行うための方法であって、ワークに力およびモーメン
トからなる外力を加える第１の工程と、各ハンドに設け
られた力センサ手段により各ハンドに加えられた外力と
ワーク自重による力およびモーメントを検出する第２の
工程と、第２の工程により検出された各ハンドの力およ
びモーメントとワーク自重が各ハンドに与える力および
モーメントに基づき、第１の工程で加えられた外力を求
める第３の工程と、第３の工程で求められた外力の方向
へ各ハンドが所定距離・角度だけ移動・回転する指令を
出す第４の工程からなる。 また、本発明の第３の発明は複数のアームの先端のハ
ンドによりワークを保持する複腕装置に対して直接教示
を行うための方法であって、ワークに力およびモーメン
トからなる外力を加える第１の工程と、各ハンドに設け
られた６軸力センサ手段により各ハンドに加えられた外
力とワーク自重による力およびモーメントを検出する第
２の工程と、第２の工程により検出された各ハンドの力
およびモーメントとワーク自重が各ハンドに与える力お
よびモーメントとに基づき、第１の工程で加えられた外
力を求める第３の工程と、第３の工程で求められた外力
の方向へ各ハンドが所定距離・角度だけ移動・回転する
指令を出す第４の工程からなる。 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の直接教示方法を用いて複腕装置の
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13,14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によりワークと各ハンドの間に作用する力を
算出し、合力算出手段７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。そして直接教示の終
了が支持されるまで次の処理を繰り返す。 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によりワークと各ハ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5,6
に動作指令を行う。直接教示では、目標合力を差し引い
た力と同じ向きにハ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5,6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。 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ため、
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３軸方向の力と前記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た６軸力セン
サ手段10,11によりワークと各ハ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・モーメント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５図は本発明の一実施例における複腕装置の直接教
示方法の説明図である。２台のアームはいずれも６軸垂
直多関節ロボットアーム16,17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Ni,Oi,Aiはアームｉのハンドに固定した座標系
HiのＸ軸,Y軸,Z軸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軸力センサ手段10,11が
取り付けられており、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６
軸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３軸方向の力と前記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15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18,19,20（以下MCUと記す）と各アームの関節を駆
動するモータ制御回路22,23とから構成されている。各M
CUは共通のバス21に接続され、２ポートRAMを介して互
いにデータ通信が可能であり、それぞれのMCU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I/O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、MCU19,20のプロ
グラムにより実現され、アーム制御手段5,6はMCU19,20
は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MCU18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軸力センサのI/Oインタ
ーフェース24,25を介して６軸力センサ手段10,11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
在姿勢に応じ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。座業系C1において座標系
C2のＸ軸Ｙ軸Ｚ軸正方向の単位ベクトルがそれぞれN,O,
Aで、座標系C2の原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 F1＝（fx1,fy1,fz1）T,モーメントベクトルM1＝（mx1,m
y1,mz1）Ｔ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軸力センサ
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5,6はMCU18からの指令により、指定さ
れた位置にハ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22,23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、MCU18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。 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はハンド位置と同様に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軸正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MCU18が行う。移動参照点Ｗからのハンド
位置Hiの相対位置Ri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 Ri＝W-1・Hi （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ハンド位置Hiは、Riを用いて、 Hi＝Ｗ′・Ri （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軸力センサ手段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、ハンドに作用す
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の重量だけ
ワークの重心位置に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
標ハンド位置を算出し、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′）はベクトルＭ′のまわりに|M′
｜だけ回転する３×３の変換行列、ｆ（|F|）,g（|M|）
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。 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。 また、本発明の第１の発明を用いて直接教示を行う場
合は、上記の実施例において、モーメントと回転に関す
る処理を省略すればよい。 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。
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方法に関するもので、具体的
には、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
作させる複腕装置の直接教示方法に関するものである。 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。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。 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
41はマスターアーム40の動作に追従し、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やす
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、複数のアームの先端のハンドによりワークを
保持する複腕装置に対して直接教示を行うための方法で
あって、ワークに外力を加える第１の工程と、各ハンド
に設けられた力センサ手段により各ハンドに加えられた
外力とワーク自重からなる力を検出する第２の工程と、
第２の工程により検出された各ハンドの力と、ワーク自
重が各ハンドに与える力とに基づき、第１の工程で加え
られた外力を算出する第３の工程と、第３の工程で求め
られた外力の方向へ各ハンドが所定距離だけ移動する指
令を出す第４の工程からなる。 また、本発明の第２の発明は複数のアームの先端のハ
ンドによりワークを保持する複腕装置に対して直接教示
を行うための方法であって、ワークに力およびモーメン
トからなる外力を加える第１の工程と、各ハンドに設け
られた力センサ手段により各ハンドに加えられた外力と
ワーク自重による力およびモーメントを検出する第２の
工程と、第２の工程により検出された各ハンドの力およ
びモーメントとワーク自重が各ハンドに与える力および
モーメントに基づき、第１の工程で加えられた外力を求
める第３の工程と、第３の工程で求められた外力の方向
へ各ハンドが所定距離・角度だけ移動・回転する指令を
出す第４の工程からなる。 また、本発明の第３の発明は複数のアームの先端のハ
ンドによりワークを保持する複腕装置に対して直接教示
を行うための方法であって、ワークに力およびモーメン
トからなる外力を加える第１の工程と、各ハンドに設け
られた６軸力センサ手段により各ハンドに加えられた外
力とワーク自重による力およびモーメントを検出する第
２の工程と、第２の工程により検出された各ハンドの力
およびモーメントとワーク自重が各ハンドに与える力お
よびモーメントとに基づき、第１の工程で加えられた外
力を求める第３の工程と、第３の工程で求められた外力
の方向へ各ハンドが所定距離・角度だけ移動・回転する
指令を出す第４の工程からなる。 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の直接教示方法を用いて複腕装置の
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13,14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によりワークと各ハンドの間に作用する力を
算出し、合力算出手段７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。そして直接教示の終
了が支持されるまで次の処理を繰り返す。 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によりワークと各ハ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5,6
に動作指令を行う。直接教示では、目標合力を差し引い
た力と同じ向きにハ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5,6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。 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ため、
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３軸方向の力と前記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た６軸力セン
サ手段10,11によりワークと各ハ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・モーメント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５図は本発明の一実施例における複腕装置の直接教
示方法の説明図である。２台のアームはいずれも６軸垂
直多関節ロボットアーム16,17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Ni,Oi,Aiはアームｉのハンドに固定した座標系
HiのＸ軸,Y軸,Z軸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軸力センサ手段10,11が
取り付けられており、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６
軸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３軸方向の力と前記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15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18,19,20（以下MCUと記す）と各アームの関節を駆
動するモータ制御回路22,23とから構成されている。各M
CUは共通のバス21に接続され、２ポートRAMを介して互
いにデータ通信が可能であり、それぞれのMCU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I/O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、MCU19,20のプロ
グラムにより実現され、アーム制御手段5,6はMCU19,20
は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MCU18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軸力センサのI/Oインタ
ーフェース24,25を介して６軸力センサ手段10,11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
在姿勢に応じ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。座業系C1において座標系
C2のＸ軸Ｙ軸Ｚ軸正方向の単位ベクトルがそれぞれN,O,
Aで、座標系C2の原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 F1＝（fx1,fy1,fz1）T,モーメントベクトルM1＝（mx1,m
y1,mz1）Ｔ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軸力センサ
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5,6はMCU18からの指令により、指定さ
れた位置にハ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22,23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、MCU18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。 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はハンド位置と同様に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軸正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MCU18が行う。移動参照点Ｗからのハンド
位置Hiの相対位置Ri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 Ri＝W-1・Hi （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ハンド位置Hiは、Riを用いて、 Hi＝Ｗ′・Ri （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軸力センサ手段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、ハンドに作用す
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の重量だけ
ワークの重心位置に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
標ハンド位置を算出し、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′）はベクトルＭ′のまわりに|M′
｜だけ回転する３×３の変換行列、ｆ（|F|）,g（|M|）
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。 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。 また、本発明の第１の発明を用いて直接教示を行う場
合は、上記の実施例において、モーメントと回転に関す
る処理を省略すればよい。 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。
【図面の簡単な説明】
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
一実施例における複腕装置の直接教示方法の処理のフロ
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、10,11…
…６軸力センサ手段、12……ワーク重量設定手段、13,1
4……アーム、15……制御装置、16,17……６軸垂直多関
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……ハン
ド、40……マスターアーム、41……スレーブアーム、44
……力センサ、45……ワーク。
２図は直接教示の処理フローチャート、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
一実施例における複腕装置の直接教示方法の処理のフロ
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、10,11…
…６軸力センサ手段、12……ワーク重量設定手段、13,1
4……アーム、15……制御装置、16,17……６軸垂直多関
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……ハン
ド、40……マスターアーム、41……スレーブアーム、44
……力センサ、45……ワーク。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．複数のアームの先端のハンドによりワークを保持す
る複腕装置に対して直接教示を行うための方法であっ
て、 ワークに外力を加える第１の工程と、 各ハンドに設けられた力センサ手段により各ハンドに加
えられた外力とワーク自重からなる力を検出する第２の
工程と、 第２の工程により検出された各ハンドの力と、ワーク自
重が各ハンドに与える力とに基づき、第１の工程で加え
られた外力を算出する第３の工程と、 第３の工程で求められた外力の方向へ各ハンドが所定距
離だけ移動する指令を出す第４の工程からなる複腕装置
の直接教示方法。 ２．複数のアームの先端のハンドによりワークを保持す
る複腕装置に対して直接教示を行うための方法であっ
て、 ワークの力およびモーメントからなる外力を加える第１
の工程と、 各ハンドに設けられた力センサ手段により各ハンドに加
えられた外力とワーク自重による力およびモーメントを
検出する第２の工程と、 第２の工程により検出された各ハンドの力およびモーメ
ントとワーク自重が各ハンドに与える力およびモーメン
トとに基づき、第１の工程で加えられた外力を求める第
３の工程と、 第３の工程で求められた外力の方向へ各ハンドが所定距
離・角度だけ移動・回転する指令を出す第４の工程から
なる複腕装置の直接教示方法。 ３．複数のアームの先端のハンドによりワークを保持す
る複腕装置に対して直接教示を行うための方法であっ
て、 ワークに力およびモーメントからなる外力を加える第１
の工程と、 各ハンドに設けられた６軸力センサ手段により各ハンド
に加えられた外力とワーク自重による力およびモーメン
トを検出する第２の工程と、 第２の工程により検出された各ハンドの力およびモーメ
ントとワーク自重が各ハンドに与える力およびモーメン
トとに基づき、第１の工程で加えられた外力を求める第
３の工程と、 第３の工程で求められた外力の方向へ各ハンドが所定距
離・角度だけ移動・回転する指令を出す第４の工程から
なる複腕装置の直接表示方法。
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 JPS6334609A (ja) | 1988-02-15 |
| JP2667153B2 true 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 (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010120124A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | ロボットアームの教示システム及び方法 |
| JP2017094440A (ja) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 川崎重工業株式会社 | ロボットのダイレクト教示方法 |
| EP2392435B1 (de) * | 2010-06-07 | 2020-12-23 | KUKA Deutschland GmbH | Werkstück-Handhabungssystem und Verfahren zum Manipulieren von Werkstücken mittels kooperierender Manipulatoren |
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| JPH0780139B2 (ja) * | 1990-03-31 | 1995-08-30 | 株式会社不二越 | マスタスレーブマニピュレータ |
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| JP6117922B2 (ja) * | 2013-06-13 | 2017-04-19 | テルモ株式会社 | 医療用マニピュレータおよびその作動方法 |
| JP6671226B2 (ja) * | 2016-04-20 | 2020-03-25 | 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 |
| JP6947083B2 (ja) * | 2018-03-02 | 2021-10-13 | 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 |
| US20220050465A1 (en) * | 2018-09-10 | 2022-02-17 | Nec Corporation | Transport system, transport robot, control apparatus, control method, and program |
| JP7136729B2 (ja) | 2019-03-20 | 2022-09-13 | 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、プログラム、制御装置及びロボットシステム |
| 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 |
Family Cites Families (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 |
| JPH0748162B2 (ja) * | 1984-03-09 | 1995-05-24 | 富士通株式会社 | 物品処理装置の教示方法 |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP61178015A patent/JP2667153B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010120124A (ja) * | 2008-11-20 | 2010-06-03 | Toyota Motor Corp | ロボットアームの教示システム及び方法 |
| EP2392435B1 (de) * | 2010-06-07 | 2020-12-23 | KUKA Deutschland GmbH | Werkstück-Handhabungssystem und Verfahren zum Manipulieren von Werkstücken mittels kooperierender Manipulatoren |
| JP2017094440A (ja) * | 2015-11-24 | 2017-06-01 | 川崎重工業株式会社 | ロボットのダイレクト教示方法 |
| US10864632B2 (en) | 2015-11-24 | 2020-12-15 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Direct teaching method of robot |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6334609A (ja) | 1988-02-15 |
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