JP3163346B2 - Control method and apparatus for object-cooperative transport robot - Google Patents
Control method and apparatus for object-cooperative transport robotInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、鉱工業・農林水産
業・建設業・流通業・家庭等における重量物運搬作業に
利用できる物体協調運搬ロボットの制御方法及びその装
置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for controlling an object-coordinated transport robot that can be used for heavy-load transport work in mining, agriculture, forestry and fisheries, construction, distribution, and households.
【０００２】[0002]
【従来の技術】人間とロボットが協調して物体を運搬す
る方法としては、まず、カリフォルニア大学、東北大
学、工業技術院機械技術研究所等で研究されてきたパワ
ーアシストという方法がある。これは、ロボットアーム
先端に把持した物体の負荷と操作者から加えられる力を
それぞれ検出する二つの力覚センサを装着し、操作者か
ら加えられた力を増幅して物体に加えることにより、ロ
ボットが操作者の運動にならって運動しながら操作者の
負荷を低減するという技術である。2. Description of the Related Art As a method of transporting an object in cooperation between a human and a robot, there is a method called power assist which has been studied at the University of California, Tohoku University, the Institute of Mechanical Engineering, etc. This is because the robot arm is equipped with two force sensors that detect the load of the object held at the end of the robot arm and the force applied by the operator, and amplifies the force applied by the operator and applies it to the object. Is a technique for reducing the load on the operator while exercising following the movement of the operator.
【０００３】ところが、この方法では操作者がロボット
アーム先端の力覚センサハンドルを掴んで動かすことが
必要となるため、力を加えることができるのは物体の１
カ所のみに限定される。長尺物あるいは寸法の大きな物
体を運搬する場合には、図１に示すように、ロボットア
ーム１先端のハンド２と操作者（人間）３が物体４の両
端等を持って支えることが望ましいが、その場合に、ロ
ボットアーム１側では力覚センサ５を設けて力を測定で
きても、操作者３側では物体４に加えている力は直接測
定することができず、そのため、上記パワーアシストの
技術を適用することは困難である。However, this method requires an operator to grasp and move the force sensor handle at the tip of the robot arm, so that only one of the objects can apply a force.
Limited to only one place. When carrying a long object or an object having a large size, it is desirable that the hand 2 at the tip of the robot arm 1 and the operator (human) 3 hold both ends of the object 4 as shown in FIG. In this case, even if the force sensor 5 is provided on the robot arm 1 side to measure the force, the force applied to the object 4 cannot be directly measured on the operator 3 side. It is difficult to apply the technology.
【０００４】一方、人間とロボットが物体の何カ所かを
支持し、負荷を分担して運搬する方法は、米国スタンフ
ォード大学、東北大学等において研究されてきた。これ
らは主にインピーダンス制御に基づいている。すなわ
ち、物体の重量を補償することにより、物体を無重量状
態にして支えると同時に、物体またはロボットに仮想的
なインピーダンス（慣性、粘性、バネ係数）を設定し、
人間が加えた力の変化に応じて物体の運動を変化させ、
人間の動きに物体の運動をならわせるという方法であ
る。しかしながら、物体に作用する重力を補償するため
には、物体の質量及び質量配分を予め知っていることが
必要である。このことは、様々な物体の運搬に柔軟に適
用するための妨げとなる。[0004] On the other hand, a method in which a human and a robot support some places of an object and share and carry a load has been studied at Stanford University, Tohoku University, and the like in the United States. These are mainly based on impedance control. That is, by compensating for the weight of the object, the object is set to a weightless state and supported, and at the same time, the virtual impedance (inertia, viscosity, spring coefficient) is set for the object or the robot,
Change the movement of the object according to the change in the force applied by humans,
This is a method of imitating the movement of an object to the movement of a human. However, in order to compensate for the gravitational force acting on the object, it is necessary to know in advance the mass and the mass distribution of the object. This hinders flexible application to the transport of various objects.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題に対処し、図１を参照して前述したように、人間と
ロボットが長尺物の両端を把持して、その重量による負
荷を分担して運搬するようにした協調運搬ロボットの制
御において、ロボットアームの手先における回転力が零
となるように手先の回転運動を制御する一方、物体が水
平を維持するように手先の鉛直方向の並進運動を制御す
ることによって、物体重量の約半分をロボットアームに
負担させるようにした制御手段を得ることにある。ま
た、本発明の他の技術的課題は、力覚センサとして、ロ
ボットアームに物体から加えられる力を計測する１個の
センサのみを備えればよく、操作者の力を計測するため
の力覚センサを必要とせず、さらに、物体の寸法や質量
も予め知る必要がない物体協調運搬ロボットの制御手段
を得ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention addresses such a problem and, as described above with reference to FIG. 1, a human and a robot grasp both ends of a long object and load the object by its weight. In the control of the cooperative transport robot that carries the robot in a shared manner, the rotational motion of the hand of the robot arm is controlled to be zero, while the vertical direction of the hand is controlled so that the object remains horizontal. The object of the present invention is to obtain control means for controlling the translational motion of the robot arm so that the robot arm bears about half of the object weight. Another technical problem of the present invention is that it is sufficient to provide only one sensor for measuring a force applied from an object to a robot arm as a force sensor, and a force sensor for measuring a force of an operator. An object of the present invention is to provide a control means of an object-cooperative transport robot which does not require a sensor and further does not need to know the size and mass of an object in advance.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る制御方法は、人間とロボットが物体の
両端を把持して運搬するための物体協調運搬ロボットを
制御する制御方法であって、物体からロボットに加わる
力及び手先の角度をセンサで検出し、そのセンサ信号に
基づき、水平軸周りの回転運動成分及び水平前後方向の
並進運動成分については、ロボットの抵抗力が小さくな
るようにゲインを設定して、ロボットアームを駆動する
運動指令を出力させ、検出した手先の角度に対しては、
物体が水平を維持するように手先の鉛直方向の並進運動
の運動指令を出力させることを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, a control method according to the present invention is a control method for controlling an object-cooperative transport robot for a human and a robot to grip and transport both ends of an object. Then, the force applied to the robot from the object and the angle of the fingertip are detected by a sensor. Set the gain to and output a motion command to drive the robot arm, and for the detected hand angle,
The present invention is characterized in that a movement command for a vertical translational movement of the hand is output so that the object maintains the horizontal position.
【０００７】また、本発明に係る制御装置は、人間とロ
ボットが物体の両端を把持して運搬するための物体協調
運搬ロボットを制御する制御装置であって、物体からロ
ボットに加わる力を検出する力覚センサ及びロボットの
手先の物体把持角度を検出する角度センサと、その力覚
センサのセンサ信号から水平軸周りの回転力成分及び水
平前後方向の並進力成分を分離する座標変換部と、上記
両力成分に基づいて、それらの回転及び並進方向のロボ
ットの抵抗力が小さくなるゲインでそれらの運動成分を
出力する力−運動変換部と、上記角度センサにより検出
された手先の角度に基づいて、物体が水平を維持するよ
うに手先の鉛直方向の運動成分を出力する運動変換部
と、上記運動成分を合成してロボットアームを駆動する
ための運動指令を出力する座標変換部とを備えたことを
特徴とするものである。Further, a control device according to the present invention is a control device for controlling an object cooperative transport robot for a human and a robot to grip and transport both ends of an object, and detects a force applied to the robot from the object. A force sensor and an angle sensor for detecting an object grip angle of the robot's hand, a coordinate conversion unit for separating a rotational force component around a horizontal axis and a translational force component in a horizontal front-rear direction from a sensor signal of the force sensor, Based on the two force components, a force-motion conversion unit that outputs their motion components with a gain that reduces the resistance of the robot in the rotation and translation directions, and a hand angle detected by the angle sensor. A motion conversion unit that outputs a vertical motion component of the hand so that the object remains horizontal, and issues a motion command for driving the robot arm by combining the motion components. Is characterized in that a coordinate conversion unit that.
【０００８】上記構成を有する物体協調運搬ロボットの
制御手段によれば、人間とロボットが物体の両端を把持
して、その重量による負荷を分担して運搬するようにし
た物体協調運搬ロボットを制御するに際し、ロボットア
ームの手先における回転力が零となるように手先の回転
運動を制御する一方、物体が水平を維持するように手先
の鉛直方向の並進運動を制御することによって、物体重
量の約半分をロボットアームに負担させるようにするこ
とができる。力覚センサとして、ロボットアームに物体
から加えられる力を計測する１個のセンサのみを備えれ
ばよく、操作者の力を計測するための力覚センサの必要
がなく、物体の寸法や質量も予め知る必要もない。[0008] According to the control means of the object-cooperative transport robot having the above-mentioned structure, the object-cooperative transport robot in which the human and the robot hold both ends of the object and share and carry the load due to the weight is controlled. At this time, while controlling the rotational motion of the hand so that the rotational force at the hand of the robot arm becomes zero, controlling the vertical translational motion of the hand so that the object remains horizontal, about half of the object weight Can be loaded on the robot arm. As a force sensor, only one sensor that measures the force applied from the object to the robot arm need be provided, there is no need for a force sensor for measuring the force of the operator, and the size and mass of the object are reduced. There is no need to know in advance.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】人間とロボットが物体の両端を把
持して協調運搬する場合、物体の重量をどのように分配
して負担するかが最も重要となる。一般に、物体を支持
した点でトルク（回転力）を加えることなく、並進力の
みで物体を支えれば、鉛直方向の力は物体重心からの距
離に反比例して配分される。長尺物はほぼ均一な質量配
分を持つ場合が多いから、ロボット先端でトルクを物体
に加えず先端が自由に回転する状態になれば、長尺物の
質量や寸法に関係なく、人間とロボットはほぼ半分ずつ
重量を負担することになる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS When a human and a robot grip and hold both ends of an object to carry them cooperatively, it is most important how to distribute and bear the weight of the object. In general, if an object is supported only by a translational force without applying a torque (rotational force) at the point where the object is supported, the vertical force is distributed in inverse proportion to the distance from the body weight center. Since long objects often have nearly uniform mass distribution, if the robot tip rotates freely without applying torque to the object at the robot tip, humans and robots can be used regardless of the mass or dimensions of the long object. Will bear almost half the weight.
【００１０】一方、長尺物の運搬においては、物体を水
平に保ったまま移動する場合が最も多いと考えられる。
したがって、ロボット先端の上下方向の運動は、物体の
傾きを打ち消すように制御するのがよい。すなわち、人
間が物体を持ち上げることによって物体に傾きが発生し
た場合、ロボットもやはり物体を持ちあげるようにすれ
ば、物体の傾きが打ち消され、水平状態が保たれる。物
体を下に降ろす場合も同様である。On the other hand, when transporting long objects, it is considered that the objects are most often moved while being kept horizontal.
Therefore, it is preferable to control the vertical movement of the robot tip so as to cancel the inclination of the object. That is, when the object is tilted by a person lifting the object, if the robot also lifts the object, the tilt of the object is canceled and the horizontal state is maintained. The same applies when the object is lowered.
【００１１】物体の水平移動に関しては、人間が物体に
加えた力にならうようにロボットが運動すればよい。す
なわち、ロボット先端の水平方向の運動に関して仮想的
な慣性、粘性を設定し、その値を十分低く取れば、人間
に抵抗力を与えることなく人間にならった運動が可能と
なる。Regarding the horizontal movement of the object, the robot only has to move so as to follow the force applied by the human to the object. That is, virtual inertia and viscosity are set with respect to the horizontal movement of the robot tip, and if the values are set sufficiently low, human-like movement can be performed without giving a resistance to the human.
【００１２】具体的には、図２に示すように、ロボット
アーム１とその先端のハンド２との間に力覚センサ５を
設け、この力覚センサ５により、物体４におけるロボッ
ト側の物体支持点Ｐにおいて操作者側Ｑから物体４を介
してロボットアーム１側に加えられる力を検出し、得ら
れたセンサ信号を、水平前後方向（ＰＱ方向）の並進力
成分Ｆｘ、鉛直方向（ＰＲ方向）の並進力成分Ｆｚ、及
び点Ｐ周りにおける水平軸周りの回転力成分τに分解す
る。また、ロボットアームの各関節には、図示を省略し
ているが、それぞれの関節を駆動する関節アクチュエー
タを設けると共に、その関節角度を検出する角度センサ
を設け、それらのセンサ信号に基づいて物体の傾き角θ
を検出する。More specifically, as shown in FIG. 2, a force sensor 5 is provided between the robot arm 1 and the hand 2 at the tip of the robot arm, and the force sensor 5 supports the object 4 on the robot side. At point P, a force applied from the operator side Q to the robot arm 1 via the object 4 is detected, and the obtained sensor signal is translated into a translational force component Fx in the horizontal front-rear direction (PQ direction) and a vertical direction (PR direction). ) Into a translational force component Fz and a rotational force component τ about the horizontal axis around the point P. Although not shown, each joint of the robot arm is provided with a joint actuator for driving each joint, and an angle sensor for detecting the joint angle is provided. Tilt angle θ
Is detected.
【００１３】そして、水平前後方向の並進力成分Ｆｘと
回転力成分τについては、ロボットがそれぞれの方向に
抵抗なく運動するように、物体４の点Ｐでの水平方向の
速度、手先の回転速度が決定される。また、物体４の傾
き角θに比例して、物体を水平にするための点Ｐでの鉛
直方向の速度が決定される。そのためには、力覚センサ
５のセンサ信号における水平軸周りの回転力成分τ及び
水平前後方向の並進力成分Ｆｘに基づき、水平軸周りの
回転運動成分及び水平前後方向の並進運動成分を、ロボ
ットの抵抗力が小さくなるようにゲインを設定して出力
させることにより、ロボットアームを駆動し、一方、手
先の角度センサのセンサ信号で検出した手先角度（物体
４の傾き角θ）については、それに比例する鉛直方向の
並進運動の運動指令を出力させ、物体が水平を維持する
ようにロボットアームの手先を昇降駆動することにな
る。The translational force component Fx and the rotational force component τ in the horizontal front-rear direction are determined so that the robot moves in each direction without resistance in the horizontal direction at the point P of the object 4 and the rotational speed of the hand. Is determined. Further, the velocity in the vertical direction at the point P for leveling the object 4 is determined in proportion to the inclination angle θ of the object 4. For this purpose, based on the rotational force component τ around the horizontal axis and the translational force component Fx around the horizontal axis in the sensor signal of the force sensor 5, the rotational motion component around the horizontal axis and the translational motion component around the horizontal axis are The robot arm is driven by setting and outputting a gain so that the resistance of the hand becomes small, and the hand angle detected by the sensor signal of the hand angle sensor (the tilt angle θ of the object 4) The movement command of the proportional vertical translational movement is output, and the hand of the robot arm is driven up and down so that the object is kept horizontal.
【００１４】このようにして、ロボットが物体を支持す
る点（図２上の点Ｐ）の周りでは、物体を自由に回転す
ることができ、物体にトルクを加えることがないため、
人間とロボットの鉛直方向の力は長尺物の質量配分に従
ってほぼ半分ずつとなる。さらに、人間が物体に水平方
向の力を加えると、ロボットはそれにならって抵抗なく
水平に移動する。また、人間が物体を持ち上げて物体が
傾くと、傾き角を零とするようにロボット手先に鉛直方
向上向きの速度が発生するため、物体は水平を保ったま
ま上昇することになる。人間が把持している物体を降ろ
す場合も同様である。このような制御は、水平方向につ
いてはインピーダンス制御を行い、鉛直方向については
物体の初期状態を保つような制御ということもできる。In this way, the object can be freely rotated around the point where the robot supports the object (point P in FIG. 2), and no torque is applied to the object.
The vertical force between humans and robots is reduced by almost half according to the mass distribution of long objects. Furthermore, when a human applies a horizontal force to an object, the robot moves horizontally without any resistance. Also, when a human lifts the object and tilts the object, a vertical upward speed is generated at the robot hand so that the tilt angle becomes zero, so that the object rises while keeping the horizontal. The same applies to the case where an object held by a human is lowered. Such control may be such that impedance control is performed in the horizontal direction and the initial state of the object is maintained in the vertical direction.
【００１５】上述した制御方法を実施するためには、図
２及び図３によって以下に説明するような装置を用いる
ことができる。まず、ロボットアーム１の先端には、図
２に示すように、物体４を把持するためのハンド２及び
操作者が加えた力を物体４を介して検出する力覚センサ
５を配することが必要である。また、前述したように、
ロボットアームの各関節には、それぞれの関節を駆動す
る関節アクチュエータを設けると共に、その関節角度を
検出する角度センサが設けられる。なお、これらの関節
アクチュエータや角度センサは、駆動制御されるロボッ
トアームに一般的に設けられているものをそのまま利用
するものである。In order to carry out the control method described above, an apparatus as described below with reference to FIGS. 2 and 3 can be used. First, as shown in FIG. 2, a hand 2 for grasping the object 4 and a force sensor 5 for detecting the force applied by the operator via the object 4 may be arranged at the tip of the robot arm 1. is necessary. Also, as mentioned above,
Each joint of the robot arm is provided with a joint actuator for driving the joint and an angle sensor for detecting the joint angle. As these joint actuators and angle sensors, those generally provided in a robot arm that is driven and controlled are used as they are.
【００１６】力覚センサ５において検出されたセンサ信
号は、制御装置（コンピュータ）に入力されるが、この
制御装置では、図３に示すように、座標変換部（ａ）に
おいて、水平前後方向の並進力成分Ｆｘ及び鉛直方向の
並進力成分Ｆｚ、並びに水平軸周りの回転力成分τが分
離される。一方、ロボットアームの各関節の角度センサ
においては、物体４の傾き角θが計測される。The sensor signal detected by the force sensor 5 is input to a control device (computer). In this control device, as shown in FIG. The translational force component Fx and the vertical translational force component Fz, and the rotational force component τ about the horizontal axis are separated. On the other hand, the angle sensor of each joint of the robot arm measures the inclination angle θ of the object 4.
【００１７】そして、力−運動変換部において、上記水
平前後方向の並進力成分Ｆｘに基づき、下記式（１）の
ような演算により、図２の点ＰにおけるＰＱ方向の並進
運動成分（速度・加速度）が決定され、また、水平軸周
りの回転力成分τに基づき、下記式（２）のような演算
により、点Ｐまわりの回転運動成分（角速度・角加速
度）が決定される。これらは、回転及び並進方向のロボ
ットの抵抗力が小さくなるゲインの設定により決定され
るものである。Then, in the force-motion conversion unit, based on the translational force component Fx in the horizontal front-rear direction, the translational motion component (speed / speed) at the point P in FIG. Acceleration), and a rotational motion component (angular velocity / angular acceleration) around the point P is determined by a calculation as in the following equation (2) based on the rotational force component τ about the horizontal axis. These are determined by the setting of the gain that reduces the resistance of the robot in the rotation and translation directions.
【００１８】[0018]
【数１】 この場合、ロボットによる抵抗力を小さくするために、
目標慣性係数Ｍ、目標慣性モーメント係数Ｉや、目標粘
性摩擦係数Ｂｘ 、目標粘性摩擦係数Ｂｄ は、低く設定
する。(Equation 1) In this case, to reduce the resistance by the robot,
The target inertia coefficient M, the target inertia moment coefficient I, the target viscous friction coefficient Bx , and the target viscous friction coefficient Bd are set low.
【００１９】一方、角度センサにおいて検出され、座標
変換部（ｂ）において求めた傾き角θに基づき、運動変
換部において、式（３）のように、物体の傾き角θに比
例して点Ｐの鉛直方向の並進運動成分（速度）が決定さ
れる。On the other hand, based on the tilt angle θ detected by the angle sensor and obtained by the coordinate conversion unit (b), the point P is proportionally proportional to the tilt angle θ of the object in the motion conversion unit as shown in Expression (3). Is determined in the vertical direction.
【数２】 式中のＫは、傾き角と速度との比例係数である。(Equation 2) K in the equation is a proportional coefficient between the inclination angle and the speed.
【００２０】座標変換部（ｃ）は、上述した各運動成分
を合成して、ロボットアーム１の手先の運動を決定し、
各関節アクチュエータを駆動する運動指令を出力し、各
関節アクチュエータの動作は、それぞれの関節に設けた
角度センサにより検出され、ロボットアームの動作が目
標値に近づくように関節の位置や駆動速度がフィードバ
ックされる。The coordinate conversion unit (c) combines the above-described motion components to determine the motion of the hand of the robot arm 1,
A motion command to drive each joint actuator is output, and the operation of each joint actuator is detected by an angle sensor provided at each joint, and the position and drive speed of the joint are fed back so that the operation of the robot arm approaches the target value. Is done.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上に詳述した本発明の制御方法及び装
置によれば、人間とロボットが長尺物の両端を把持し
て、その重量による負荷を分担して運搬するようにした
協調運搬ロボットにおいて、ロボットアームの手先にお
ける回転力が零となるように手先の回転運動を制御する
一方、物体が水平を維持するように手先の鉛直方向の並
進運動を制御することによって、物体重量の約半分をロ
ボットアームに負担させるようにした制御を行うことが
できる。また、本発明によれば、力覚センサとして、ロ
ボットアームに物体から加えられる力を計測する１個の
センサのみを備えればよく、操作者の力を計測するため
の力覚センサを必要とせず、さらに、物体の寸法や質量
も予め知る必要がない物体協調運搬ロボットの制御手段
を得ることができる。According to the control method and apparatus of the present invention described in detail above, a human and a robot can grasp both ends of a long object and carry the load by sharing the load due to its weight. In a robot, while controlling the rotational movement of the hand so that the rotational force at the hand of the robot arm becomes zero, controlling the vertical translational movement of the hand so that the object remains horizontal, the weight of the object is reduced. Control can be performed so that half of the load is placed on the robot arm. According to the present invention, only one sensor for measuring the force applied from the object to the robot arm needs to be provided as a force sensor, and a force sensor for measuring the force of the operator is required. In addition, it is possible to obtain control means for an object-cooperative transport robot that does not need to know the dimensions and mass of the object in advance.
【図１】本発明に基づいて制御する物体協調運搬ロボッ
トについての説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an object-cooperative transport robot controlled based on the present invention.
【図２】本発明による物体協調運搬ロボットの制御にお
いて用いる力覚センサの検出出力成分についての説明図
である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a detection output component of a force sensor used in control of the object-cooperative transport robot according to the present invention.
【図３】本発明における物体協調運搬ロボットの制御系
の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a control system of the object cooperative transport robot according to the present invention.
１ ロボットアーム ２ ハンド ３ 操作者 ４ 物体 ５ 力覚センサ Ｆｘ センサ信号の水平前後方向の並進力成分 Ｆｚ センサ信号の鉛直方向の並進力成分 τ 同水平軸周りの回転力成分 θ 傾き角 Reference Signs List 1 robot arm 2 hand 3 operator 4 object 5 force sensor Fx translational force component in the horizontal front-rear direction of sensor signal Fz translational force component in the vertical direction of sensor signal τ Rotational force component around the same horizontal axis θ tilt angle
フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−176872（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−205072（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−200983（ＪＰ，Ａ) 林原靖男（外４名），長尺物運搬時の 人の協調行動に関する研究，第16回日本 ロボット学会学術講演会予稿集，平成10 年９月18日，Ｖｏｌ１，ｐ107−108 池浦良淳（外２名），人間と協調する ロボットの可変ダンピング制御と実験的 評価，日本機械学会東海支部第47期総会 講演会講演論文集，平成10年３月６日, Ｎｏ983−１，ｐ305−306 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 13/08 B25J 13/00 B25J 19/00 G05B 19/18 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)Continuation of the front page (56) References JP-A-2000-177682 (JP, A) JP-A-7-205072 (JP, A) JP-A-63-200983 (JP, A) Yasuo Hayashibara (four others), Chief Research on human cooperative behavior when transporting shaku, 16th Annual Meeting of the Robotics Society of Japan, September 18, 1998, Vol1, p107-108 Ryojun Ikeura (2 other people), cooperating with humans Variable damping control and experimental evaluation of robot, Proceedings of the 47th Annual Meeting of the Japan Society of Mechanical Engineers, Tokai Branch, March 6, 1998, No. 983-1, p305-306 (58) Fields investigated (Int. Cl . 7, DB name) B25J 13/08 B25J 13/00 B25J 19/00 G05B 19/18 JICST file (JOIS)
Claims (2)
搬するための物体協調運搬ロボットを制御する制御方法
であって、 物体からロボットに加わる力及び手先の角度をセンサで
検出し、そのセンサ信号に基づき、水平軸周りの回転運
動成分及び水平前後方向の並進運動成分については、ロ
ボットの抵抗力が小さくなるようにゲインを設定して、
ロボットアームを駆動する運動指令を出力させ、検出し
た手先の角度に対しては、物体が水平を維持するように
手先の鉛直方向の並進運動の運動指令を出力させる、こ
とを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御方法。1. A control method for controlling an object cooperative transport robot for a human and a robot to grip and transport both ends of an object, wherein a force applied to the robot from the object and an angle of a hand are detected by a sensor. Based on the sensor signal, for the rotational motion component around the horizontal axis and the translational motion component in the horizontal front-rear direction, the gain is set so that the resistance of the robot is reduced,
Object coordination characterized by outputting a motion command for driving the robot arm, and outputting a motion command for a vertical translation of the hand in accordance with the detected angle of the hand so that the object remains horizontal. Control method of transport robot.
搬するための物体協調運搬ロボットを制御する制御装置
であって、 物体からロボットに加わる力を検出する力覚センサ及び
ロボットの手先の物体把持角度を検出する角度センサ
と、その力覚センサのセンサ信号から水平軸周りの回転
力成分及び水平前後方向の並進力成分を分離する座標変
換部と、上記両力成分に基づいて、それらの回転及び並
進方向のロボットの抵抗力が小さくなるゲインでそれら
の運動成分を出力する力−運動変換部と、上記角度セン
サにより検出された手先の角度に基づいて、物体が水平
を維持するように手先の鉛直方向の運動成分を出力する
運動変換部と、上記運動成分を合成してロボットアーム
を駆動するための運動指令を出力する座標変換部とを備
えた、ことを特徴とする物体協調運搬ロボットの制御装
置。2. A control device for controlling an object-cooperative transport robot for holding and transporting both ends of an object by a human and a robot, comprising: a force sensor for detecting a force applied to the robot from the object; An angle sensor that detects an object gripping angle, a coordinate conversion unit that separates a rotational force component around a horizontal axis and a translational force component in a horizontal front-rear direction from a sensor signal of the force sensor, and based on the two force components, A force-motion conversion unit that outputs a motion component of the robot with a gain that reduces the resistance of the robot in the rotation and translation directions, and based on the angle of the hand detected by the angle sensor, the object maintains a horizontal position. A motion conversion unit that outputs a vertical motion component of the hand, and a coordinate conversion unit that synthesizes the motion component and outputs a motion command for driving the robot arm. A control device for an object-cooperative transport robot characterized by the following.
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-
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Non-Patent Citations (2)
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|---|
| 林原靖男（外４名），長尺物運搬時の人の協調行動に関する研究，第１６回日本ロボット学会学術講演会予稿集，平成１０年９月１８日，Ｖｏｌ１，ｐ１０７−１０８ |
| 池浦良淳（外２名），人間と協調するロボットの可変ダンピング制御と実験的評価，日本機械学会東海支部第４７期総会講演会講演論文集，平成１０年３月６日，Ｎｏ９８３−１，ｐ３０５−３０６ |
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