JP3265565B2 - マニピュレータの制御装置 - Google Patents
マニピュレータの制御装置Info
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- JP3265565B2 JP3265565B2 JP04317094A JP4317094A JP3265565B2 JP 3265565 B2 JP3265565 B2 JP 3265565B2 JP 04317094 A JP04317094 A JP 04317094A JP 4317094 A JP4317094 A JP 4317094A JP 3265565 B2 JP3265565 B2 JP 3265565B2
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- Japan
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- arm
- hand
- control device
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】アームと、そのアームの先端に取
り付けたハンドを備えたマニピュレータの制御装置に関
する。
り付けたハンドを備えたマニピュレータの制御装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】マニピュレータのエンドエフェクタとし
てグリッパを装着して物体を把持する機能を持つものが
あるが、グリッパに開閉機能しかないと、把持物体の位
置姿勢や、エンドエフェクタと外界との間に働く接触力
を制御したりする時にはマニピュレータのアーム部のア
クチュエータによって動作させることになる。しかし、
アーム部のアクチュエータは大きな質量を持つアームリ
ンクを介してエンドエフェクタを運動させることになる
ため微妙な力制御には向かず、またアームリンクにある
程度の長さがあるため、エンドエフェクタ部の姿勢を変
えようとするとアームリンクを大きく動かさなければな
らないことがある。これに対してエンドエフェクタとし
て備えるハンドを、ユニバーサルハンドのような多指・
多関節ハンドにして、ハンド部だけで把持物体の位置姿
勢や接触力を制御する技術がある。多指・多関節ハンド
はグリッパタイプのハンドと違って物体の繰りを行うこ
とができ、アームのように大きな質量を介すことなくア
クチュエータの駆動力を指先に伝えることができるので
微妙な力制御に優れる。
てグリッパを装着して物体を把持する機能を持つものが
あるが、グリッパに開閉機能しかないと、把持物体の位
置姿勢や、エンドエフェクタと外界との間に働く接触力
を制御したりする時にはマニピュレータのアーム部のア
クチュエータによって動作させることになる。しかし、
アーム部のアクチュエータは大きな質量を持つアームリ
ンクを介してエンドエフェクタを運動させることになる
ため微妙な力制御には向かず、またアームリンクにある
程度の長さがあるため、エンドエフェクタ部の姿勢を変
えようとするとアームリンクを大きく動かさなければな
らないことがある。これに対してエンドエフェクタとし
て備えるハンドを、ユニバーサルハンドのような多指・
多関節ハンドにして、ハンド部だけで把持物体の位置姿
勢や接触力を制御する技術がある。多指・多関節ハンド
はグリッパタイプのハンドと違って物体の繰りを行うこ
とができ、アームのように大きな質量を介すことなくア
クチュエータの駆動力を指先に伝えることができるので
微妙な力制御に優れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ハンド部は
一般的に小さく可動範囲が極めて狭いので、結局ハンド
部だけで物体の全ての運動を司ることはできず、アーム
も連動して動かさなくてはならない。このとき、ハンド
も含めたマニピュレータ全体を一括して制御することに
なるので、扱う自由度が極めて多くなり制御方法自体も
複雑になる。そこで、本発明は、ハンドとアームの制御
部を分割したままで、ハンドの微妙な運動制御機能とア
ームの可動範囲の広さを協調させて制御する機能を提供
することを目的とする。
一般的に小さく可動範囲が極めて狭いので、結局ハンド
部だけで物体の全ての運動を司ることはできず、アーム
も連動して動かさなくてはならない。このとき、ハンド
も含めたマニピュレータ全体を一括して制御することに
なるので、扱う自由度が極めて多くなり制御方法自体も
複雑になる。そこで、本発明は、ハンドとアームの制御
部を分割したままで、ハンドの微妙な運動制御機能とア
ームの可動範囲の広さを協調させて制御する機能を提供
することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、アームと、そ
のアームの先端に取り付けたハンドを持つマニピュレー
タの制御装置において、前記アームを駆動するアーム部
制御装置と、前記ハンドを駆動するハンド部制御装置
と、オペレータの手動操作指令または予め記憶した指令
に基づいて、前記アーム部制御装置にはアーム部の運動
指令を、前記ハンド部制御装置にはハンド部の運動指令
を送る動作指令作成装置と、前記アーム部制御装置と前
記ハンド部制御装置間のデータの送受信を行う通信装置
とを備え、前記通信装置により、前記アーム部制御装置
から前記ハンド部制御装置へアーム先端部位置姿勢情報
を、前記ハンド部制御装置から前記アーム部制御装置へ
アーム運動修正指令を送るようにしたものである。
のアームの先端に取り付けたハンドを持つマニピュレー
タの制御装置において、前記アームを駆動するアーム部
制御装置と、前記ハンドを駆動するハンド部制御装置
と、オペレータの手動操作指令または予め記憶した指令
に基づいて、前記アーム部制御装置にはアーム部の運動
指令を、前記ハンド部制御装置にはハンド部の運動指令
を送る動作指令作成装置と、前記アーム部制御装置と前
記ハンド部制御装置間のデータの送受信を行う通信装置
とを備え、前記通信装置により、前記アーム部制御装置
から前記ハンド部制御装置へアーム先端部位置姿勢情報
を、前記ハンド部制御装置から前記アーム部制御装置へ
アーム運動修正指令を送るようにしたものである。
【０００５】
【作用】ハンド部制御装置はアーム部制御装置から送ら
れた位置姿勢情報を利用して、ハンド座標ではなく作業
座標における運動制御ができるので、把持物体の作業座
標における運動や接触力を直接ハンドに指令することが
できる。さらに可動範囲限界を検出した時には、ハンド
部制御装置はアーム部制御装置に運動指令もしくはアー
ムの運動を引き起こす情報を送信し、自律的にアームを
運動させて、ハンド自身の運動指令が可動範囲に収まる
ように働く。
れた位置姿勢情報を利用して、ハンド座標ではなく作業
座標における運動制御ができるので、把持物体の作業座
標における運動や接触力を直接ハンドに指令することが
できる。さらに可動範囲限界を検出した時には、ハンド
部制御装置はアーム部制御装置に運動指令もしくはアー
ムの運動を引き起こす情報を送信し、自律的にアームを
運動させて、ハンド自身の運動指令が可動範囲に収まる
ように働く。
【０００６】
【実施例】以下、本発明を、図面に示す実施例に基づい
て説明する。図１は、本発明を実施した装置の構成図で
ある。１００は本発明のロボット制御装置、２００は制
御されるロボットである。ロボット制御装置１００は、
ロボット２００のアーム部Ａを制御するアーム部制御装
置１、ロボット２００のハンド部Ｈを制御するハンド部
制御装置２、アーム部制御装置１とハンド部制御装置２
間のデータの送受信を行う通信装置３、およびオペレー
タの手動操作指令に基づいてアーム部制御装置１とハン
ド部制御装置２の双方に必要な作業座標系での運動指令
を送る動作指令作成装置４からなっている。アーム部制
御装置１とハンド部制御装置２は独立している。
て説明する。図１は、本発明を実施した装置の構成図で
ある。１００は本発明のロボット制御装置、２００は制
御されるロボットである。ロボット制御装置１００は、
ロボット２００のアーム部Ａを制御するアーム部制御装
置１、ロボット２００のハンド部Ｈを制御するハンド部
制御装置２、アーム部制御装置１とハンド部制御装置２
間のデータの送受信を行う通信装置３、およびオペレー
タの手動操作指令に基づいてアーム部制御装置１とハン
ド部制御装置２の双方に必要な作業座標系での運動指令
を送る動作指令作成装置４からなっている。アーム部制
御装置１とハンド部制御装置２は独立している。
【０００７】ロボット２００は、可動範囲内の任意の３
次元空間内で、その先端位置と先端姿勢を任意にとらせ
ることができる６軸以上の多関節型アーム部Ａと、その
先端部に取り付けられた多指型ハンド部Ｈからなる。
次元空間内で、その先端位置と先端姿勢を任意にとらせ
ることができる６軸以上の多関節型アーム部Ａと、その
先端部に取り付けられた多指型ハンド部Ｈからなる。
【０００８】次に本実施例の動作を説明する。動作指令
作成装置４は、オペレータの手動操作指令に基づいて、
アーム部制御装置１にはアーム部の運動指令を、ハンド
部制御装置２にハンド部の運動指令を送る。この指令
は、どちらも作業座標系での指令であり、互換性がある
ため、後で述べるように、ハンド部の動作の制限をアー
ム部の動作で補うということに使われる。動作指令作成
装置４の具体的構成は省略するが、例えばマスタアーム
を操作するマスタ装置やスイッチキーを操作するティー
チボックスであり、オペレータの手動操作により、アー
ム部とハンド部を独立して操作できるようにしたもので
ある。
作成装置４は、オペレータの手動操作指令に基づいて、
アーム部制御装置１にはアーム部の運動指令を、ハンド
部制御装置２にハンド部の運動指令を送る。この指令
は、どちらも作業座標系での指令であり、互換性がある
ため、後で述べるように、ハンド部の動作の制限をアー
ム部の動作で補うということに使われる。動作指令作成
装置４の具体的構成は省略するが、例えばマスタアーム
を操作するマスタ装置やスイッチキーを操作するティー
チボックスであり、オペレータの手動操作により、アー
ム部とハンド部を独立して操作できるようにしたもので
ある。
【０００９】アーム部制御装置１では、アーム運動制御
部１１がアーム部Ａを駆動するとともに、通信装置３を
介してハンド部制御装置２にその先端位置と先端姿勢の
情報（アーム先端部位置姿勢情報）を送信する。ハンド
部制御装置２では、アーム部制御装置１から送信されて
くるアーム先端部位置姿勢情報と、動作指令作成装置４
が発したハンド部への運動指令とに基づいて、座標変換
演算部２１によってハンド座標系の運動指令に変換して
からハンド運動制御部２２に送ることによって、ハンド
部Ｈをオペレータの指令通りに制御する。
部１１がアーム部Ａを駆動するとともに、通信装置３を
介してハンド部制御装置２にその先端位置と先端姿勢の
情報（アーム先端部位置姿勢情報）を送信する。ハンド
部制御装置２では、アーム部制御装置１から送信されて
くるアーム先端部位置姿勢情報と、動作指令作成装置４
が発したハンド部への運動指令とに基づいて、座標変換
演算部２１によってハンド座標系の運動指令に変換して
からハンド運動制御部２２に送ることによって、ハンド
部Ｈをオペレータの指令通りに制御する。
【００１０】ハンド部Ｈのいずれかの指が可動範囲限界
の近傍に近づいたことを可動限界近傍検出部２３が検出
すると、動作指令作成装置４からハンド部制御装置２に
送られた運動指令を通信装置３を介してアーム部制御装
置１に送信され、動作指令作成装置４が発したアーム部
への運動指令に重畳される。ただし、このとき動作指令
作成装置４が発したアーム部への運動指令はないもの
（アーム部固定でハンド部を動作させている）とすると
すると、アーム運動制御部１１によってアームがハンド
部の目標位置への未達分が補われるように動作し（図１
では、このときのようすを示すために、動作指令作成装
置４が発したアーム部への運動指令を点線にしてい
る）、その結果、ハンド部制御装置２にアーム先端部位
置姿勢情報として送信されているので、ハンド側もアー
ムの動作に応じて適宜制御される。
の近傍に近づいたことを可動限界近傍検出部２３が検出
すると、動作指令作成装置４からハンド部制御装置２に
送られた運動指令を通信装置３を介してアーム部制御装
置１に送信され、動作指令作成装置４が発したアーム部
への運動指令に重畳される。ただし、このとき動作指令
作成装置４が発したアーム部への運動指令はないもの
（アーム部固定でハンド部を動作させている）とすると
すると、アーム運動制御部１１によってアームがハンド
部の目標位置への未達分が補われるように動作し（図１
では、このときのようすを示すために、動作指令作成装
置４が発したアーム部への運動指令を点線にしてい
る）、その結果、ハンド部制御装置２にアーム先端部位
置姿勢情報として送信されているので、ハンド側もアー
ムの動作に応じて適宜制御される。
【００１１】また、オペレータがハンド部制御装置とア
ーム部制御装置両方に同時に同じ運動指令を送ることに
よって、ハンド部は動かずにアーム部のみが動くような
動作も指令することができる。
ーム部制御装置両方に同時に同じ運動指令を送ることに
よって、ハンド部は動かずにアーム部のみが動くような
動作も指令することができる。
【００１２】以上の説明では、動作指令作成装置４はオ
ペレータの手動操作を前提としたものであったが、予め
記憶された動作指令に基づくものであってもよい。この
場合、通常の位置制御による再生であれば、本発明が機
能するケースはないが、予め記憶した軌跡（位置）から
外力により、実動作軌跡がずれることがある力制御（コ
ンプライアンス制御、インピーダンス制御）で制御され
る場合は有効に機能することになる。
ペレータの手動操作を前提としたものであったが、予め
記憶された動作指令に基づくものであってもよい。この
場合、通常の位置制御による再生であれば、本発明が機
能するケースはないが、予め記憶した軌跡（位置）から
外力により、実動作軌跡がずれることがある力制御（コ
ンプライアンス制御、インピーダンス制御）で制御され
る場合は有効に機能することになる。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ハン
ドの動作範囲が限界に近づいた時に、ハンド部制御装置
からアーム部制御装置に指令信号が送信されてアームが
動くので、ハンドの狭い可動範囲を自動的にアーム側で
支援するというアームとハンドの協調動作を得ることが
できる。動作指令がハンドの可動範囲内だけで済む場合
はアームは動かず、ハンド側の微細な制御によって動作
が実行される。しかも、このアームとハンドの協調動作
は、アーム側とハンド側に分割された制御装置間の自動
通信によってなされているためオペレータは特に意識す
る必要はなく、制御装置が分割されているので装置自体
が複雑化することもない。
ドの動作範囲が限界に近づいた時に、ハンド部制御装置
からアーム部制御装置に指令信号が送信されてアームが
動くので、ハンドの狭い可動範囲を自動的にアーム側で
支援するというアームとハンドの協調動作を得ることが
できる。動作指令がハンドの可動範囲内だけで済む場合
はアームは動かず、ハンド側の微細な制御によって動作
が実行される。しかも、このアームとハンドの協調動作
は、アーム側とハンド側に分割された制御装置間の自動
通信によってなされているためオペレータは特に意識す
る必要はなく、制御装置が分割されているので装置自体
が複雑化することもない。
【図１】本発明の一実施例における装置構成図
１ アーム部制御装置 ２ ハンド部制御装置 ３ 通信装置 ４ 動作指令装置 １１ アーム運動制御部 ２１ 座標変換演算部 ２２ ハンド運動制御部 ２３ ハンド可動範囲限界近傍検出部 １００ ロボット制御装置 ２００ ロボット Ａ アーム部 Ｈ ハンド部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B25J 9/16 G05B 19/18
Claims (2)
- 【請求項１】 アームと、そのアームの先端に取り付け
たハンドを持つマニピュレータの制御装置において、 前記アームを駆動するアーム部制御装置と、 前記ハンドを駆動するハンド部制御装置と、 オペレータの手動操作指令または予め記憶した指令に基
づいて、前記アーム部制御装置にはアーム部の運動指令
を、前記ハンド部制御装置にはハンド部の運動指令を送
る動作指令作成装置と、 前記アーム部制御装置と前記ハンド部制御装置間のデー
タの送受信を行う通信装置とを備え、 前記通信装置により、前記アーム部制御装置から前記ハ
ンド部制御装置へアーム先端部位置姿勢情報を、前記ハ
ンド部制御装置から前記アーム部制御装置へアーム運動
修正指令を送るようにしたことを特徴とするマニピュレ
ータの制御装置。 - 【請求項２】 前記ハンド部制御装置にハンド可動範囲
限界近傍検出手段を備え、ハンド動作が可動範囲限界近
傍になったことを検出したとき、前記ハンドの目標動作
を前記アームの動作で補わせるアーム運動修正指令を発
するものである請求項１記載のマニピュレータの制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04317094A JP3265565B2 (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | マニピュレータの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04317094A JP3265565B2 (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | マニピュレータの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07227782A JPH07227782A (ja) | 1995-08-29 |
| JP3265565B2 true JP3265565B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=12656416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04317094A Expired - Fee Related JP3265565B2 (ja) | 1994-02-16 | 1994-02-16 | マニピュレータの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3265565B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63228203A (ja) * | 1987-03-18 | 1988-09-22 | Hitachi Ltd | ロボツトア−ムの制御装置 |
| JP2552743B2 (ja) * | 1989-11-29 | 1996-11-13 | トヨタ自動車株式会社 | ロボット制御装置 |
| JPH0538689A (ja) * | 1991-07-29 | 1993-02-19 | Toshiba Corp | 多関節ロボツトの分散制御システム |
| JPH05318363A (ja) * | 1992-05-21 | 1993-12-03 | Sanyo Electric Co Ltd | ロボットの制御方式 |
-
1994
- 1994-02-16 JP JP04317094A patent/JP3265565B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07227782A (ja) | 1995-08-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090111 Year of fee payment: 7 |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100111 Year of fee payment: 8 |
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