JPH025557B2 - - Google Patents
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- JPH025557B2 JPH025557B2 JP56173016A JP17301681A JPH025557B2 JP H025557 B2 JPH025557 B2 JP H025557B2 JP 56173016 A JP56173016 A JP 56173016A JP 17301681 A JP17301681 A JP 17301681A JP H025557 B2 JPH025557 B2 JP H025557B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、軽荷重用ロボツトを用いた重量物ハ
ンドリングシステム制御装置関するものである。
ンドリングシステム制御装置関するものである。
多品種生産工程の自動化のニーズは年々増加し
ており、多種作業、作業変更等に対処するため
に、フレキシビリテイを有するロボツトによる自
動化が行なわれつつある。
ており、多種作業、作業変更等に対処するため
に、フレキシビリテイを有するロボツトによる自
動化が行なわれつつある。
しかしながら、重量部品の加工または組立工程
におけるロボツトによる自動化は、その重量部品
に見合つた可搬能力をもつロボツトが必要であ
り、このためロボツトの価格と比へ省人効果が小
さい欠点を有しており、自動化がおくれていた。
におけるロボツトによる自動化は、その重量部品
に見合つた可搬能力をもつロボツトが必要であ
り、このためロボツトの価格と比へ省人効果が小
さい欠点を有しており、自動化がおくれていた。
一方、従来技術として、特開昭54−6271号公報
が知られていた。この従来技術では、鉛直方向の
移動はバランサ自身の駆動で行ない、水平方向の
移動はサブロボツトで行なうものである。また、
バランサにおいては、重量物を昇降できるように
設計されており、鉛直方向の位置決め精度につい
てはそれ程要求されていなかつた。そのため、鉛
直方向についても、高精度に位置決めが要求され
る組付作業や加工作業に上記従来技術を適用する
ことが難しいという問題点を有していた。
が知られていた。この従来技術では、鉛直方向の
移動はバランサ自身の駆動で行ない、水平方向の
移動はサブロボツトで行なうものである。また、
バランサにおいては、重量物を昇降できるように
設計されており、鉛直方向の位置決め精度につい
てはそれ程要求されていなかつた。そのため、鉛
直方向についても、高精度に位置決めが要求され
る組付作業や加工作業に上記従来技術を適用する
ことが難しいという問題点を有していた。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決
すべく、水平方向及び鉛直方向について高精度の
位置決めができる軽荷重用ロボツトと重量部品を
ハンドリングできるバランサとをセンサを介して
結合し、軽荷重用ロボツトの移動に従つて水平方
向及び鉛直方向についてバランサを追従制御し
て、重量物をハンドリングして高精度の位置決め
が必要とされる組付作業や加工作業を行なうこと
ができるようにした重量部品ハンドリングシステ
ム制御装置を提供するにある。
すべく、水平方向及び鉛直方向について高精度の
位置決めができる軽荷重用ロボツトと重量部品を
ハンドリングできるバランサとをセンサを介して
結合し、軽荷重用ロボツトの移動に従つて水平方
向及び鉛直方向についてバランサを追従制御し
て、重量物をハンドリングして高精度の位置決め
が必要とされる組付作業や加工作業を行なうこと
ができるようにした重量部品ハンドリングシステ
ム制御装置を提供するにある。
ところでロボツトの可搬能力は、そのロボツト
が持ち上げられる荷重によつて定まる。よつて、
重量部品をバランサで釣り下げ、このバランサを
ロボツトが操作する方式を用いれば、ロボツトと
しては、重量部品の重量以下の可搬能力を有する
ロボツトで可搬重量以上の重量部品のハンドリン
グが可能である。ここで、一般に、バランサは水
平面内は機構的に加えた力の方向に自由に動かす
事ができ、垂直方向はバランサの操縦装置に所定
の信号を加えることにより、アクチユエータが働
き動作する。よつて、ロボツトとバランサの先端
同志を結合し、水平面内はロボツトの発生する力
でバランサの先端を動かし、一方、鉛直方向は、
ロボツトが鉛直方向に移動し且バランサの操縦装
置にロボツトの制御装置から動作指令を与えてバ
ランサのアクチユエータを動かすことにより、ロ
ボツトは、バランサに釣り下げられた重量部品の
位置を制御し、ハンドリングを行なうことができ
る。ここで鉛直方向の移動においては、ロボツ
ト,バランサ共、両者のアクチユエータを動かす
為、この両者のアクチユエータの応答特性の差を
補償し、ロボツトとバランサの先端同志の位置の
差により、ロボツト先端とバランサ先端の結合部
に生ずる力を許容値内に収める制御が必要であ
る。このような制御は、ロボツト先端とバランサ
先端の位置の差を何らかのセンサにより検出し
て、この差が小さくなるように、バランサの操縦
装置に加える操作量を時々刻々修正する事により
実行できる。即ち、本発明は、少なくとも3つの
駆動源と少なくとも3つのエンコーダとを有し、
エンコーダから検出される位置が目標位置に一致
する如く制御され、アーム先端が、上記駆動源の
動力により水平面内及び鉛直面内で動きうる少な
くとも3自由度を有する位置決め用ロボツトと、
部品を把持するチヤツクを備え付けた先端を、鉛
直方向には駆動源の動力によつて移動され、且つ
水平方向には移動自在に形成された重量物を可搬
し得るバランサと、上記ロボツトとバランサとの
結合部分に設けられ、上記ロボツトの先端と上記
バランサの先端との鉛直方向の偏差を検出するセ
ンサと、上記ロボツトの先端を水平方向について
移動目標点へ移動させるべく指令信号に基いて上
記ロボツト用駆動源を駆動制御してこのロボツト
の先端に結合しているバランサの先端のチヤツク
の水平方向の位置決めを行ない、上記ロボツトの
先端を鉛直方向について移動目標点へ移動させる
べく指令信号に基いて上記ロボツト用駆動源を駆
動制御してロボツトの制御手段より与えられる鉛
直方向の移動速度指令値と上記センサより検出さ
れる偏差とから上記バランサの速度指令値を演算
し、この速度指令値に基いて上記バランサの駆動
源を駆動制御し、上記ロボツトに追従させて上記
バランサを移動させ、チヤツクの鉛直方向の位置
決めを行なう制御装置とを備え付けたことを特徴
とする重量物ハンドリングシステム制御装置であ
る。
が持ち上げられる荷重によつて定まる。よつて、
重量部品をバランサで釣り下げ、このバランサを
ロボツトが操作する方式を用いれば、ロボツトと
しては、重量部品の重量以下の可搬能力を有する
ロボツトで可搬重量以上の重量部品のハンドリン
グが可能である。ここで、一般に、バランサは水
平面内は機構的に加えた力の方向に自由に動かす
事ができ、垂直方向はバランサの操縦装置に所定
の信号を加えることにより、アクチユエータが働
き動作する。よつて、ロボツトとバランサの先端
同志を結合し、水平面内はロボツトの発生する力
でバランサの先端を動かし、一方、鉛直方向は、
ロボツトが鉛直方向に移動し且バランサの操縦装
置にロボツトの制御装置から動作指令を与えてバ
ランサのアクチユエータを動かすことにより、ロ
ボツトは、バランサに釣り下げられた重量部品の
位置を制御し、ハンドリングを行なうことができ
る。ここで鉛直方向の移動においては、ロボツ
ト,バランサ共、両者のアクチユエータを動かす
為、この両者のアクチユエータの応答特性の差を
補償し、ロボツトとバランサの先端同志の位置の
差により、ロボツト先端とバランサ先端の結合部
に生ずる力を許容値内に収める制御が必要であ
る。このような制御は、ロボツト先端とバランサ
先端の位置の差を何らかのセンサにより検出し
て、この差が小さくなるように、バランサの操縦
装置に加える操作量を時々刻々修正する事により
実行できる。即ち、本発明は、少なくとも3つの
駆動源と少なくとも3つのエンコーダとを有し、
エンコーダから検出される位置が目標位置に一致
する如く制御され、アーム先端が、上記駆動源の
動力により水平面内及び鉛直面内で動きうる少な
くとも3自由度を有する位置決め用ロボツトと、
部品を把持するチヤツクを備え付けた先端を、鉛
直方向には駆動源の動力によつて移動され、且つ
水平方向には移動自在に形成された重量物を可搬
し得るバランサと、上記ロボツトとバランサとの
結合部分に設けられ、上記ロボツトの先端と上記
バランサの先端との鉛直方向の偏差を検出するセ
ンサと、上記ロボツトの先端を水平方向について
移動目標点へ移動させるべく指令信号に基いて上
記ロボツト用駆動源を駆動制御してこのロボツト
の先端に結合しているバランサの先端のチヤツク
の水平方向の位置決めを行ない、上記ロボツトの
先端を鉛直方向について移動目標点へ移動させる
べく指令信号に基いて上記ロボツト用駆動源を駆
動制御してロボツトの制御手段より与えられる鉛
直方向の移動速度指令値と上記センサより検出さ
れる偏差とから上記バランサの速度指令値を演算
し、この速度指令値に基いて上記バランサの駆動
源を駆動制御し、上記ロボツトに追従させて上記
バランサを移動させ、チヤツクの鉛直方向の位置
決めを行なう制御装置とを備え付けたことを特徴
とする重量物ハンドリングシステム制御装置であ
る。
以下、本発明を図に示す実施例にもとづいて具
体的に説明する。本発明の対象となる重量部品ハ
ンドリングシステムを第1図に示す。即ち、本シ
ステムは、重量部品を把持するハンド2と、この
ハンド2および重量部品を釣り下げるバランサ3
と、このバランサを操作する小形関節形ロボツト
1と、この小形関節形ロボツト1の先端に位置し
バランサ3の先端を把持するチヤツク6と、この
チヤツク6と小形関節形ロボツト1との間に位置
し、小形関節形ロボツト1の先端とバランサ3の
先端との鉛直方向の位置の差を検出するサンサ5
と、小形関節形ロボツト1およびバランサ3を制
御する制御装置7とからなる。
体的に説明する。本発明の対象となる重量部品ハ
ンドリングシステムを第1図に示す。即ち、本シ
ステムは、重量部品を把持するハンド2と、この
ハンド2および重量部品を釣り下げるバランサ3
と、このバランサを操作する小形関節形ロボツト
1と、この小形関節形ロボツト1の先端に位置し
バランサ3の先端を把持するチヤツク6と、この
チヤツク6と小形関節形ロボツト1との間に位置
し、小形関節形ロボツト1の先端とバランサ3の
先端との鉛直方向の位置の差を検出するサンサ5
と、小形関節形ロボツト1およびバランサ3を制
御する制御装置7とからなる。
まず、小形関節形ロボツト1について第2図乃
至第5図にもとづいて説明する。この小形関節形
ロボツト1は5自由度を有し且あらかじめ設定さ
れた順序に従つて動作する可変シーケンスロボツ
トである。21はベース20に取付けられた基台
である。22は基台21に垂直軸を中心に旋回自
在に支持された旋回台で、基台21に設けられた
駆動モータ23により減速機を介して旋回駆動さ
れ、関節形ロボツトの1自由度を構成している。
24は旋回台22の上部22aに軸心Oを中心に
回転自在に支持された第1の上腕で、駆動モータ
25の出力軸に減速機を介して連結されている。
26は上記第1の上腕24と平行に配置された第
2の上腕である。27は上記旋回台22の上部2
2aに軸心Oを中心に回転自在に支持されたクラ
ンクレバーで駆動モータ28の出力軸に減速機を
介して連結されている。29は上記クランクレバ
ー27と平行になるように、第1の上腕24と第
2の上腕26の揺動端24a,26aに回転自在
に連結された前腕である。従つて駆動モータ25
によつて回転駆動される第1の上腕24の軸心O
を中心とした回動は関節形ロボツトの1自由度で
あり、また駆動モータ28によつて回転駆動され
る前腕29の傾動も関節形ロボツトの1自由度で
ある。
至第5図にもとづいて説明する。この小形関節形
ロボツト1は5自由度を有し且あらかじめ設定さ
れた順序に従つて動作する可変シーケンスロボツ
トである。21はベース20に取付けられた基台
である。22は基台21に垂直軸を中心に旋回自
在に支持された旋回台で、基台21に設けられた
駆動モータ23により減速機を介して旋回駆動さ
れ、関節形ロボツトの1自由度を構成している。
24は旋回台22の上部22aに軸心Oを中心に
回転自在に支持された第1の上腕で、駆動モータ
25の出力軸に減速機を介して連結されている。
26は上記第1の上腕24と平行に配置された第
2の上腕である。27は上記旋回台22の上部2
2aに軸心Oを中心に回転自在に支持されたクラ
ンクレバーで駆動モータ28の出力軸に減速機を
介して連結されている。29は上記クランクレバ
ー27と平行になるように、第1の上腕24と第
2の上腕26の揺動端24a,26aに回転自在
に連結された前腕である。従つて駆動モータ25
によつて回転駆動される第1の上腕24の軸心O
を中心とした回動は関節形ロボツトの1自由度で
あり、また駆動モータ28によつて回転駆動され
る前腕29の傾動も関節形ロボツトの1自由度で
ある。
次に手首30を駆動させる機構について説明す
る。31a,31b各々手首駆動モータで、クラ
ンクレバー27と第2の上腕26との回転自在に
連結した連結点において、クランクレバー27の
揺動端に回転自在に支持された部材32a,32
bに固定されている。33は一端を旋回台22の
A点と回転自在に連結し、他端を部材32a,3
2bの揺動端Bと回転自在に連結したリンクであ
る。これらクランクレバー27とリンク33とを
平行に配置し、旋回台22のと部材32a,
32bを平行に配置し、平行リンク機構を構成し
ている。34a,34bは各々手首駆動モータ3
1a,31bに減速機を介して連結されたスプロ
ケツトホイールで、クランクレバー27の揺動端
に回転自在に支持されている。35a,35bは
各々第2の上腕26と前腕29との回転自在に連
結した部分に回転自在に支持されたスプロケツト
ホイールである。36a,36bは各々前腕29
と手首30との回転自在に連結された部分に回転
自在に支持されたスプロケツトホイールである。
37a,37bは各々スプロケツトホイール34
a,34bとスプロケツトホイール35a,35
bとを平行リンク機構で連結したチエーン等の柔
軟リンク、また38a,38bは各々スプロケツ
トホイール35a,35bとスプロケツトホイー
ル36a,36bとを平行リンク機構で連結した
チエーン等の柔難リンクである。これらは、手首
30を第4図に示す矢印方向に揺動させ、並びに
手首30を軸心に中心に回転させるために上記
a,bなるサフイツクスで示す2系列設けられて
いる。然るに、手首駆動モータ31a,31bの
出力軸の各々の回転は、減速機を介してスプロケ
ツトホイール34a,34bの回転となり、リン
ク37a,37bを駆動する。リンク37a,3
7bの運動はスプロケツトホイール35a,35
bの回転となり、リンク38a,38bを駆動さ
せ、手首30を上下方向(矢印方向)に揺動させ
たり、手首30を軸心を中心に回転させる。一方
手首駆動モータ31a,31bの固定側部材32
a,32bはクランクレバー27の揺動端Cの回
りに軸受を介して回転自在に取付けられ、この部
材32a,32bの揺動端Bはリンク33を介し
て旋回台22の上部Aに揺動自在に取付けられて
いる。ここで旋回台22上の点Oと点A,点B,
点Cは平行四辺形の関係にあり、,,
BC,はを静止節とする4節平行四辺形リ
ンク機構を構成する。またスプロケツトホイール
34a,34b,35a,35bとリンク37
a,37bは各々4節平行リンク機構を構成し、
スプロケツトホイール35a,35b,36a,
36bとリンク38a,38bは各々4節平行リ
ンク機構を構成する。このように構成したことに
より、前腕29の傾きを変化させるために第2の
上腕26を移動させて、手首駆動モータ31a,
31bの位置が移動しても、この手首駆動モータ
31a,31bを駆動しない限り、静止節に
対するスプロケツトホイール34a,34b,3
5a,35b,36a,36bの回転方向位置は
一定に保たれ、手首30の姿勢は一定に保たれ
る。即ち特別な制御をせずに第1の上腕24、前
腕29の姿勢にかかわらず、手首30の姿勢は一
定に保たれる。
る。31a,31b各々手首駆動モータで、クラ
ンクレバー27と第2の上腕26との回転自在に
連結した連結点において、クランクレバー27の
揺動端に回転自在に支持された部材32a,32
bに固定されている。33は一端を旋回台22の
A点と回転自在に連結し、他端を部材32a,3
2bの揺動端Bと回転自在に連結したリンクであ
る。これらクランクレバー27とリンク33とを
平行に配置し、旋回台22のと部材32a,
32bを平行に配置し、平行リンク機構を構成し
ている。34a,34bは各々手首駆動モータ3
1a,31bに減速機を介して連結されたスプロ
ケツトホイールで、クランクレバー27の揺動端
に回転自在に支持されている。35a,35bは
各々第2の上腕26と前腕29との回転自在に連
結した部分に回転自在に支持されたスプロケツト
ホイールである。36a,36bは各々前腕29
と手首30との回転自在に連結された部分に回転
自在に支持されたスプロケツトホイールである。
37a,37bは各々スプロケツトホイール34
a,34bとスプロケツトホイール35a,35
bとを平行リンク機構で連結したチエーン等の柔
軟リンク、また38a,38bは各々スプロケツ
トホイール35a,35bとスプロケツトホイー
ル36a,36bとを平行リンク機構で連結した
チエーン等の柔難リンクである。これらは、手首
30を第4図に示す矢印方向に揺動させ、並びに
手首30を軸心に中心に回転させるために上記
a,bなるサフイツクスで示す2系列設けられて
いる。然るに、手首駆動モータ31a,31bの
出力軸の各々の回転は、減速機を介してスプロケ
ツトホイール34a,34bの回転となり、リン
ク37a,37bを駆動する。リンク37a,3
7bの運動はスプロケツトホイール35a,35
bの回転となり、リンク38a,38bを駆動さ
せ、手首30を上下方向(矢印方向)に揺動させ
たり、手首30を軸心を中心に回転させる。一方
手首駆動モータ31a,31bの固定側部材32
a,32bはクランクレバー27の揺動端Cの回
りに軸受を介して回転自在に取付けられ、この部
材32a,32bの揺動端Bはリンク33を介し
て旋回台22の上部Aに揺動自在に取付けられて
いる。ここで旋回台22上の点Oと点A,点B,
点Cは平行四辺形の関係にあり、,,
BC,はを静止節とする4節平行四辺形リ
ンク機構を構成する。またスプロケツトホイール
34a,34b,35a,35bとリンク37
a,37bは各々4節平行リンク機構を構成し、
スプロケツトホイール35a,35b,36a,
36bとリンク38a,38bは各々4節平行リ
ンク機構を構成する。このように構成したことに
より、前腕29の傾きを変化させるために第2の
上腕26を移動させて、手首駆動モータ31a,
31bの位置が移動しても、この手首駆動モータ
31a,31bを駆動しない限り、静止節に
対するスプロケツトホイール34a,34b,3
5a,35b,36a,36bの回転方向位置は
一定に保たれ、手首30の姿勢は一定に保たれ
る。即ち特別な制御をせずに第1の上腕24、前
腕29の姿勢にかかわらず、手首30の姿勢は一
定に保たれる。
手首30は、スプロケツトホイール36bと一
体となり且つ軸受39により回転自在に支持され
たシリンダ40と、このシリンダ40に軸心方向
に軸受41によつて回転自在に支持され且つスプ
ロケツトホイール36aの後端に固定された傘歯
車42と噛合う傘歯車43を固定した部材44と
によつて構成されている。よつて手首駆動モータ
31aだけを回転駆動させれば、それだけ手首3
0が軸心まわりにひねられ、また手首駆動モータ
31bだけを回転駆動させれば、それだけシリン
ダ40が回転して手首30が曲げられる。
体となり且つ軸受39により回転自在に支持され
たシリンダ40と、このシリンダ40に軸心方向
に軸受41によつて回転自在に支持され且つスプ
ロケツトホイール36aの後端に固定された傘歯
車42と噛合う傘歯車43を固定した部材44と
によつて構成されている。よつて手首駆動モータ
31aだけを回転駆動させれば、それだけ手首3
0が軸心まわりにひねられ、また手首駆動モータ
31bだけを回転駆動させれば、それだけシリン
ダ40が回転して手首30が曲げられる。
一方バランサ3は具体的には第5図に示すよう
に構成されている。即ち51は下端にハンドホル
ダ4を取付けたアームである。52は上アームで
あり、一端を上記アーム51の上端に回転自在に
連結し、他端をフレーム53上に形成されたガイ
ド溝54に沿つて上下摺動自在に支持された移動
駒55に回転自在に連結している。56は下アー
ムであり、一端を上記アーム51の上端付近に回
転自在に連結し、他端をフレーム53上に形成さ
れたガイド溝57に沿つて左右に摺動自在に支持
されたローラ58に回転自在に連結している。そ
して、この上アーム52と下アーム56は平行な
るように形成されている。59はアームであり、
上端を上アーム52に回転自在に連結し、下端を
上記ローラ58に回転自在に連結している。そし
てアーム51とアーム59とは平行になるように
形成されている。上記移動駒55の右端には、ラ
ツク60が形成され、このラツク60に噛合うピ
ニオン61が設けられ、このピニオン61は駆動
モータ64に歯車62,63を介して連結されて
いる。そしてハンドホルダ4の姿勢を一定に保持
するように、ハンドホルダ4を固定し且つアーム
51の下端に回転自在に支持されたリンク65
と、上記移動駒55との間を平行リンク機構66
で連結している。またローラ58が中立点に位置
するようにスプリング69が設けられている。ま
たフレーム53は支柱67の上端に旋回自在に支
持されている。またハンドホルダ4には、回転式
可変抵抗器70が取付けられ、この回転式可変抵
抗器70には、これを回転させるための入力軸7
1を設けている。
に構成されている。即ち51は下端にハンドホル
ダ4を取付けたアームである。52は上アームで
あり、一端を上記アーム51の上端に回転自在に
連結し、他端をフレーム53上に形成されたガイ
ド溝54に沿つて上下摺動自在に支持された移動
駒55に回転自在に連結している。56は下アー
ムであり、一端を上記アーム51の上端付近に回
転自在に連結し、他端をフレーム53上に形成さ
れたガイド溝57に沿つて左右に摺動自在に支持
されたローラ58に回転自在に連結している。そ
して、この上アーム52と下アーム56は平行な
るように形成されている。59はアームであり、
上端を上アーム52に回転自在に連結し、下端を
上記ローラ58に回転自在に連結している。そし
てアーム51とアーム59とは平行になるように
形成されている。上記移動駒55の右端には、ラ
ツク60が形成され、このラツク60に噛合うピ
ニオン61が設けられ、このピニオン61は駆動
モータ64に歯車62,63を介して連結されて
いる。そしてハンドホルダ4の姿勢を一定に保持
するように、ハンドホルダ4を固定し且つアーム
51の下端に回転自在に支持されたリンク65
と、上記移動駒55との間を平行リンク機構66
で連結している。またローラ58が中立点に位置
するようにスプリング69が設けられている。ま
たフレーム53は支柱67の上端に旋回自在に支
持されている。またハンドホルダ4には、回転式
可変抵抗器70が取付けられ、この回転式可変抵
抗器70には、これを回転させるための入力軸7
1を設けている。
従つて、このバランサ3は、ハンドホルダ4を
水平方向に移動させれば、ハンド2に重量部品を
把持した状態で自由に動き得ることができるとと
もに、回転式可変抵抗器70の入力軸71を例え
ば時計方向に回転させれば、その回転方向及び回
転量に応じた出力が駆動制御装置72に入力さ
れ、駆動モータ64が回転駆動して移動駒55を
降下させてハンドホルダ4を上昇させ、逆に入力
軸71を反時計方向に回転させれば、その回転方
向及び回転量に応じた出力が駆動制御装置72に
入力されて、駆動モータ64が回転駆動してハン
ドホルダ4を降下させることができる。このよう
にバランサ3は、水平方向に自由に動き得、上下
方向については、回転式可変抵抗器70の入力軸
71で指令することにより重量部品を上下に移動
させることができる。
水平方向に移動させれば、ハンド2に重量部品を
把持した状態で自由に動き得ることができるとと
もに、回転式可変抵抗器70の入力軸71を例え
ば時計方向に回転させれば、その回転方向及び回
転量に応じた出力が駆動制御装置72に入力さ
れ、駆動モータ64が回転駆動して移動駒55を
降下させてハンドホルダ4を上昇させ、逆に入力
軸71を反時計方向に回転させれば、その回転方
向及び回転量に応じた出力が駆動制御装置72に
入力されて、駆動モータ64が回転駆動してハン
ドホルダ4を降下させることができる。このよう
にバランサ3は、水平方向に自由に動き得、上下
方向については、回転式可変抵抗器70の入力軸
71で指令することにより重量部品を上下に移動
させることができる。
それゆえ、このバランサ3の上下方向の操作を
自動化する方法として、小形関節形ロボツト1の
手首30のひねり動作によりバランサ3の入力軸
71を回転する方法と、回転式可変抵抗器70を
回転させた時に生じる速度指令値と等価な速度指
令値を直接、バランサ3の駆動制御装置72に入
力してバランサを操作する方法とがある。小形関
節形ロボツト1の自由度として、前者の方法で
は、手首30の位置の3自由度とひねりの1自由
度の計4自由度が最低必要であり、後者の方法で
は、手首30の位置の3自由度のみが最低必要で
ある。
自動化する方法として、小形関節形ロボツト1の
手首30のひねり動作によりバランサ3の入力軸
71を回転する方法と、回転式可変抵抗器70を
回転させた時に生じる速度指令値と等価な速度指
令値を直接、バランサ3の駆動制御装置72に入
力してバランサを操作する方法とがある。小形関
節形ロボツト1の自由度として、前者の方法で
は、手首30の位置の3自由度とひねりの1自由
度の計4自由度が最低必要であり、後者の方法で
は、手首30の位置の3自由度のみが最低必要で
ある。
次に小形関節形ロボツト1とバランサ3との鉛
直方向の相対的な位置偏差を検出するセンサ5の
原理について第7図をもとに述べる。まず手首3
0の部材44とバランサ3の入力軸71とに両端
を固定された梁80を仮想する。この梁80に
は、部材44側の固定端の、基準面81からの高
さZRと入力軸71側の固定端の、基準面81から
の高さZBとの差△Zにより、たわみを生じる。梁
80の固定端からl1離れた位置D点の表面に生じ
る応力σは、梁80の長さをl、縦弾性係数を
E、板厚をhとおけば、式(1)に示すように、△Z
との間に比例関係がある。
直方向の相対的な位置偏差を検出するセンサ5の
原理について第7図をもとに述べる。まず手首3
0の部材44とバランサ3の入力軸71とに両端
を固定された梁80を仮想する。この梁80に
は、部材44側の固定端の、基準面81からの高
さZRと入力軸71側の固定端の、基準面81から
の高さZBとの差△Zにより、たわみを生じる。梁
80の固定端からl1離れた位置D点の表面に生じ
る応力σは、梁80の長さをl、縦弾性係数を
E、板厚をhとおけば、式(1)に示すように、△Z
との間に比例関係がある。
σ=3E(2l1−l)h/l3△Z ……(1)
よつて、D点に歪ゲージを貼り、この応力σに
よつて生ずる歪を測定することにより、小形関節
形ロボツト1とバランサ3との鉛直方向の相対的
な位置偏差を検出できる。また、このセンサ5の
取付方法として、小形関節形ロボツト1の手首部
材44に固定する方法と、バランサ3の入力軸7
1に固定する方法とがある。一方このセンサ5の
取付方法および上記したバランサ3の操作方法に
よつて異なる。2通りの取付方法および2通りの
操作方法により、下記4通りの場合がある。
よつて生ずる歪を測定することにより、小形関節
形ロボツト1とバランサ3との鉛直方向の相対的
な位置偏差を検出できる。また、このセンサ5の
取付方法として、小形関節形ロボツト1の手首部
材44に固定する方法と、バランサ3の入力軸7
1に固定する方法とがある。一方このセンサ5の
取付方法および上記したバランサ3の操作方法に
よつて異なる。2通りの取付方法および2通りの
操作方法により、下記4通りの場合がある。
1 センサ5を手首部材44に固定し、手首30
のひねり動作によりバランサ3を操作する場
合。
のひねり動作によりバランサ3を操作する場
合。
2 センサ5を手首部材44に固定し、速度指令
値を直接、駆動制御装置72に入力しバランサ
3を操作する場合。
値を直接、駆動制御装置72に入力しバランサ
3を操作する場合。
3 センサ5を入力軸71に固定し、手首30の
ひねり動作によりバランサ3を操作する場合。
ひねり動作によりバランサ3を操作する場合。
4 センサ5を入力軸71に固定し、速度指令値
を直接、駆動制御装置72に入力し、バランサ
3を操作する場合。
を直接、駆動制御装置72に入力し、バランサ
3を操作する場合。
まず、第1の場合は、手首30のひねり動作に
よりセンサ5も回転されるので、センサ5として
は、この回転による影響を補正できる構造をとら
ねばならず、構造が複雑になる。第2の場合は、
手首30を動作させることがない故に、また第
3,第4の場合には手首30の回転の影響を受け
ない故に、共に第1の場合のような手首30の回
転の影響の補正を行なえる構造をとらなくてもよ
く、上記した原理をそのまま用いることができ
る。第2の場合の実施例を第8図に、また第3,
第4の場合の実施例を第9図にそれぞれ示す。
よりセンサ5も回転されるので、センサ5として
は、この回転による影響を補正できる構造をとら
ねばならず、構造が複雑になる。第2の場合は、
手首30を動作させることがない故に、また第
3,第4の場合には手首30の回転の影響を受け
ない故に、共に第1の場合のような手首30の回
転の影響の補正を行なえる構造をとらなくてもよ
く、上記した原理をそのまま用いることができ
る。第2の場合の実施例を第8図に、また第3,
第4の場合の実施例を第9図にそれぞれ示す。
まず、第8図をもとに説明する。センサ5は、
梁80および歪ゲージ82a,82bより構成さ
れる。ここで歪ゲージは、温度補償等を考慮して
梁80の上下に1枚ずつ貼りつけたほうがよい。
また梁80の一端は、小形関節形ロボツト1の部
材44に固定され、他の一端は、チヤツク6に固
定される。チヤツク6はバランサ3の入力軸71
に固定された結合部材83を把持し、小形関節形
ロボツト1とバランサ3とを結合する。チヤツク
6を経ずに梁80の一端を直接バランサ3と結合
する事は可能であるが、安全性の面および小形関
節形ロボツト1での単独動作の機能を生かす事を
考慮すれば、チヤツク6を経てバランサ3と結合
する事が望ましい。また、結合部材83は直接、
ハンドホルダ4に固定する事もできる。
梁80および歪ゲージ82a,82bより構成さ
れる。ここで歪ゲージは、温度補償等を考慮して
梁80の上下に1枚ずつ貼りつけたほうがよい。
また梁80の一端は、小形関節形ロボツト1の部
材44に固定され、他の一端は、チヤツク6に固
定される。チヤツク6はバランサ3の入力軸71
に固定された結合部材83を把持し、小形関節形
ロボツト1とバランサ3とを結合する。チヤツク
6を経ずに梁80の一端を直接バランサ3と結合
する事は可能であるが、安全性の面および小形関
節形ロボツト1での単独動作の機能を生かす事を
考慮すれば、チヤツク6を経てバランサ3と結合
する事が望ましい。また、結合部材83は直接、
ハンドホルダ4に固定する事もできる。
次に、第9図においては、センサ5は梁80
a,80bおよび歪ゲージ82a,82bより構
成される。梁80a,80bの一端はハンドホル
ダ4aに固定し、他の一端はハンドホルダ4bに
固定する。この場合には、ハンドホルダ4に若干
の改造が必要になる。また、小形関節形ロボツト
1とバランサ3とは、部材44に固定されたチヤ
ツク6と入力軸71に固定された結合部材83と
により結合される。ここで、上記した第3の場
合、即ち、入力軸71を操作してバランサ3を動
作させる場合には、第9図に示したように、結合
部材83を入力軸71に固定する必要があるが、
第4の場合、即ち、速度指令値を直接、駆動制御
装置72に入力する場合には、第10図に示すよ
うに結合部材83を直接、梁80に固定する事も
できる。
a,80bおよび歪ゲージ82a,82bより構
成される。梁80a,80bの一端はハンドホル
ダ4aに固定し、他の一端はハンドホルダ4bに
固定する。この場合には、ハンドホルダ4に若干
の改造が必要になる。また、小形関節形ロボツト
1とバランサ3とは、部材44に固定されたチヤ
ツク6と入力軸71に固定された結合部材83と
により結合される。ここで、上記した第3の場
合、即ち、入力軸71を操作してバランサ3を動
作させる場合には、第9図に示したように、結合
部材83を入力軸71に固定する必要があるが、
第4の場合、即ち、速度指令値を直接、駆動制御
装置72に入力する場合には、第10図に示すよ
うに結合部材83を直接、梁80に固定する事も
できる。
次に、上記した小形関節形ロボツト1と、バラ
ンサ3と、位置偏差検出センサ5とから成るシス
テムの制御手段を述べる。
ンサ3と、位置偏差検出センサ5とから成るシス
テムの制御手段を述べる。
まず、速度指令値を直接、駆動制御装置72に
入力してバランサ3を動作させる場合の制御手段
を第11図をもとに述べる。オペレータが手動動
作を行なう場合、オペレータは手動装置101か
ら直交座標上での各軸方向の速度指令値を与え
る。小形関節形ロボツト1とバランサ3を制御す
る制御装置7においては、一定周期ごとにパルス
を発生するクロツクパルス発生器102からのパ
ルスにより目標位置演算器103が動作する。こ
の目標位置演算器103は上記、手動装置101
より送られる速度指令値を積分して小形関節形ロ
ボツト1の手首30の位置目標値を算出する。次
に、この位置目標値は座標変換器104により、
旋回台22を駆動するモータ23の回転角の目標
値θ1iと上腕26を駆動するモータ25の回転角
の目標値θ2iと前腕29を駆動するモータ28の
回転角の目標値θ3iとに変換される。105は上
記目標値と、各モータに直結されたエンコーダ1
09より発生するパルスをカウントするカウンタ
110より得られる各モータの実際の回転角とか
ら、D/Aコンバータ106を介しモータ駆動ア
ンプ107へ入力する速度指令値を算出する速度
指令値演算器である。なお、手首駆動モータ31
a,31bの回転角の目標値θ4i,θ5iは、手首姿
勢を一定にするため常に一定値である。モータ2
3,25,28,31a,31bへ入力する速度
指令値V1,V2,V3,V4,V5は、各々のモータの
実際の回転角をθ10,θ20,θ30,θ40,θ50とおけば
式(2)より算出される。
入力してバランサ3を動作させる場合の制御手段
を第11図をもとに述べる。オペレータが手動動
作を行なう場合、オペレータは手動装置101か
ら直交座標上での各軸方向の速度指令値を与え
る。小形関節形ロボツト1とバランサ3を制御す
る制御装置7においては、一定周期ごとにパルス
を発生するクロツクパルス発生器102からのパ
ルスにより目標位置演算器103が動作する。こ
の目標位置演算器103は上記、手動装置101
より送られる速度指令値を積分して小形関節形ロ
ボツト1の手首30の位置目標値を算出する。次
に、この位置目標値は座標変換器104により、
旋回台22を駆動するモータ23の回転角の目標
値θ1iと上腕26を駆動するモータ25の回転角
の目標値θ2iと前腕29を駆動するモータ28の
回転角の目標値θ3iとに変換される。105は上
記目標値と、各モータに直結されたエンコーダ1
09より発生するパルスをカウントするカウンタ
110より得られる各モータの実際の回転角とか
ら、D/Aコンバータ106を介しモータ駆動ア
ンプ107へ入力する速度指令値を算出する速度
指令値演算器である。なお、手首駆動モータ31
a,31bの回転角の目標値θ4i,θ5iは、手首姿
勢を一定にするため常に一定値である。モータ2
3,25,28,31a,31bへ入力する速度
指令値V1,V2,V3,V4,V5は、各々のモータの
実際の回転角をθ10,θ20,θ30,θ40,θ50とおけば
式(2)より算出される。
Vj=K1j(θji−θjp) ……(2)
(j=1,2,3,4,5)K1jは定数
この速度指令値はD/Aコンバータ106を介
し、モータ駆動アンプ107へ入力され、モータ
駆動アンプ107では各モータに直結されたタコ
ジエネレータ109より得られる速度をフイード
バツクして、各モータを制御し、これにより小形
関節形ロボツト1が動作する。また、目標位置演
算器103で算出される位置目標値は、オペレー
タの、教示装置111からの位置記憶指令によつ
て、データ記憶装置112に記憶され、自動で動
作を再生する際の移動目標地点の直交座標値とな
る。
し、モータ駆動アンプ107へ入力され、モータ
駆動アンプ107では各モータに直結されたタコ
ジエネレータ109より得られる速度をフイード
バツクして、各モータを制御し、これにより小形
関節形ロボツト1が動作する。また、目標位置演
算器103で算出される位置目標値は、オペレー
タの、教示装置111からの位置記憶指令によつ
て、データ記憶装置112に記憶され、自動で動
作を再生する際の移動目標地点の直交座標値とな
る。
バランサ速度指令値演算器115は、クロツク
パルス発生器102からのパルスにより動作す
る。このバランサ速度指令値演算器115は、手
動装置101より送られてくる。鉛直方向の移動
速度指令値VZと、センサ5の歪ゲージ82に生
ずる歪の、ストレインアンプ117およびA/D
コンバータ118を介して得られる値△Zとから
式(3)によつて、バランサ速度指令値VBを演算す
る。
パルス発生器102からのパルスにより動作す
る。このバランサ速度指令値演算器115は、手
動装置101より送られてくる。鉛直方向の移動
速度指令値VZと、センサ5の歪ゲージ82に生
ずる歪の、ストレインアンプ117およびA/D
コンバータ118を介して得られる値△Zとから
式(3)によつて、バランサ速度指令値VBを演算す
る。
VB=K2VZ+K3△Z+K4d/dt△Z+K5∫△Zdt
……(3)
但しK2,K3,K4,K5は比例定数である。
ここで、移動速度指令値VZは小形関節形ロボ
ツト1とバランサ3とに共通に与えられる指令値
であるので、小形関節形ロボツト1の速度応答特
性と、バランサ3の速度応答特性とが等しく、且
つ小形関節形ロボツト1の内部モデル、即ち座標
変換器104で仮想している水平面とバランサ3
の水平面とが一致している。即ち小形関節形ロボ
ツト1を水平面で動かした時にバランサ3と小形
関節形ロボツト1との間に鉛直方向の位置偏差を
生じない時には、K2VZの項のみで制御が可能で
ある。しかし、実用上、小形関節形ロボツト1の
速度応答特性とバランサ3の速度応答特性とを完
全に一致させることは困難である。また、実際
上、小形関節形ロボツト1の内部モデルの水平面
をバランサ3の水平面と完全に一致させることは
困難である。よつて、一般的には、VB=K2VZで
バランサ速度指令値VBを演算すると、小形関節
形ロボツト1の実際の上向き速度をvR、バランサ
3の実際の上向き速度をvBとすると、 vR>vBまたはvB>vB となる。例え、動作開始前に小形関節形ロボツト
1の先端とバランサ3の先端との位置が同じで
も、vRとvBとが異なるため、小形関節形ロボツト
1の先端とバランサ3の先端との位置の差ΔZは
増加する(定常偏差は無限大となる)。即ち、
K2VZの項のみでは、両者の先端間の位置の定常
偏差は無限大となる。この場合、両者の結合部が
破壊する。
ツト1とバランサ3とに共通に与えられる指令値
であるので、小形関節形ロボツト1の速度応答特
性と、バランサ3の速度応答特性とが等しく、且
つ小形関節形ロボツト1の内部モデル、即ち座標
変換器104で仮想している水平面とバランサ3
の水平面とが一致している。即ち小形関節形ロボ
ツト1を水平面で動かした時にバランサ3と小形
関節形ロボツト1との間に鉛直方向の位置偏差を
生じない時には、K2VZの項のみで制御が可能で
ある。しかし、実用上、小形関節形ロボツト1の
速度応答特性とバランサ3の速度応答特性とを完
全に一致させることは困難である。また、実際
上、小形関節形ロボツト1の内部モデルの水平面
をバランサ3の水平面と完全に一致させることは
困難である。よつて、一般的には、VB=K2VZで
バランサ速度指令値VBを演算すると、小形関節
形ロボツト1の実際の上向き速度をvR、バランサ
3の実際の上向き速度をvBとすると、 vR>vBまたはvB>vB となる。例え、動作開始前に小形関節形ロボツト
1の先端とバランサ3の先端との位置が同じで
も、vRとvBとが異なるため、小形関節形ロボツト
1の先端とバランサ3の先端との位置の差ΔZは
増加する(定常偏差は無限大となる)。即ち、
K2VZの項のみでは、両者の先端間の位置の定常
偏差は無限大となる。この場合、両者の結合部が
破壊する。
そこで、この定常偏差を有限の値とする為に、
ΔZのフイードバツクによるK3ΔZの修正項が必要
である。ここで、小形関節形ロボツト1の上下方
向の位置をXR、バランサ3の上下方向の位置を
XBとすると、ΔZ=XR−XBである。例えば、ΔZ
が正のとき、XR>XBであるから、バランサの速
度vBを増やす必要がある。これには、バランサの
速度指令値VBのK3ΔZの修正項が必要である。
ΔZのフイードバツクによるK3ΔZの修正項が必要
である。ここで、小形関節形ロボツト1の上下方
向の位置をXR、バランサ3の上下方向の位置を
XBとすると、ΔZ=XR−XBである。例えば、ΔZ
が正のとき、XR>XBであるから、バランサの速
度vBを増やす必要がある。これには、バランサの
速度指令値VBのK3ΔZの修正項が必要である。
更にK4d/dtΔZの項はK3ΔZの修正項によるバラ
ンサ3の応答を早める効果がある。
d/dtΔZは、位置偏差ΔZの時間変化である。ΔZ
が増加するときには、d/dtΔZは正であり、この場
合、K4d/dtΔZの修正項により、バランサ3の速
度指令値VBが大きくなり、バランサ3の応答を
早める効果がある。
早める効果がある。
また、∫ΔZdtの項は、定常偏差を零にする効果
がある。例えば、停止させる場合を考えるとVZ
=0であるから(説明を簡略化するため、d/dtΔZ にかかるK4=0とおくと)、VB=K3ΔZである。
通常、上下方向には、重力負荷が加わるから、こ
のバランサの速度指令値VBによるモータ出力ト
ルクが、この重力負荷とバランスするところで、
バランサ3は停止する。このとき、位置誤差ΔZ
は零にならない。そこで、∫ΔZdtなる積分項を加
えれば、位置誤差ΔZがあるかぎり、VBは増加若
しくは減少し、これが重力負荷とバランスする。
例えば、組立を行なう場合には、上下方向の誤差
ΔZ、即ち位置決め誤差は、零乃至極力小さい方
が望ましい。このような場合、∫ΔZdtの項が有効
である。よつてバランサ3は、このバランサ速度
指令値VBをD/Aコンバータ116を介し、バ
ランサ駆動制御装置72に入力することによりバ
ランサ3の駆動モータ64が動作し、バランサ3
は小形関節形ロボツト1に追従して動作する。一
方、以上の手動動作を通じ、教示装置111の指
令によりデータ記憶装置112に記憶された移動
目標地点に対して自動で動作を再生する手段を次
に述べる。まず、データ記憶装置112より移動
終了目標地点の直交座標値を取り出し、この直交
座標値と移動開始地点との間で、小形関節形ロボ
ツト1が直線上を動作するために、直線補間を行
ない時々刻々の移動目標値を求める演算を、クロ
ツクパルス発生器102からのパルスにより、直
線補間器113が行なう。この移動目標値を座標
変換器104により各動作軸の角度目標値とし、
速度指令値演算器105により速度指令値を算出
し、これにより小形関節形ロボツト1を制御す
る。一方、直線補間器113によりもとめられた
移動目標値は、速度目標値演算器114により、
1クロツク前の移動目標値との間で差分が行なわ
れ、鉛直方向の移動速度指令値VZが算出される。
この移動速度指令値VZと、センサ5の歪ゲージ
82に生ずる歪の、ストレインアンプ117およ
びA/Dコンバータ118を介して得られる値
ΔZとからバランサ速度指令値VBがバランサ速度
指令値演算器115によつて算出され、このバラ
ンサ速度指令値VBをD/Aコンバータ116を
介し、バランサ駆動制御装置72に入力すること
により、バランサ3の駆動モータ64が動作し、
バランサ3は小形関節形ロボツト1に追従して動
作する。
がある。例えば、停止させる場合を考えるとVZ
=0であるから(説明を簡略化するため、d/dtΔZ にかかるK4=0とおくと)、VB=K3ΔZである。
通常、上下方向には、重力負荷が加わるから、こ
のバランサの速度指令値VBによるモータ出力ト
ルクが、この重力負荷とバランスするところで、
バランサ3は停止する。このとき、位置誤差ΔZ
は零にならない。そこで、∫ΔZdtなる積分項を加
えれば、位置誤差ΔZがあるかぎり、VBは増加若
しくは減少し、これが重力負荷とバランスする。
例えば、組立を行なう場合には、上下方向の誤差
ΔZ、即ち位置決め誤差は、零乃至極力小さい方
が望ましい。このような場合、∫ΔZdtの項が有効
である。よつてバランサ3は、このバランサ速度
指令値VBをD/Aコンバータ116を介し、バ
ランサ駆動制御装置72に入力することによりバ
ランサ3の駆動モータ64が動作し、バランサ3
は小形関節形ロボツト1に追従して動作する。一
方、以上の手動動作を通じ、教示装置111の指
令によりデータ記憶装置112に記憶された移動
目標地点に対して自動で動作を再生する手段を次
に述べる。まず、データ記憶装置112より移動
終了目標地点の直交座標値を取り出し、この直交
座標値と移動開始地点との間で、小形関節形ロボ
ツト1が直線上を動作するために、直線補間を行
ない時々刻々の移動目標値を求める演算を、クロ
ツクパルス発生器102からのパルスにより、直
線補間器113が行なう。この移動目標値を座標
変換器104により各動作軸の角度目標値とし、
速度指令値演算器105により速度指令値を算出
し、これにより小形関節形ロボツト1を制御す
る。一方、直線補間器113によりもとめられた
移動目標値は、速度目標値演算器114により、
1クロツク前の移動目標値との間で差分が行なわ
れ、鉛直方向の移動速度指令値VZが算出される。
この移動速度指令値VZと、センサ5の歪ゲージ
82に生ずる歪の、ストレインアンプ117およ
びA/Dコンバータ118を介して得られる値
ΔZとからバランサ速度指令値VBがバランサ速度
指令値演算器115によつて算出され、このバラ
ンサ速度指令値VBをD/Aコンバータ116を
介し、バランサ駆動制御装置72に入力すること
により、バランサ3の駆動モータ64が動作し、
バランサ3は小形関節形ロボツト1に追従して動
作する。
次に、手首30のひねり動作によりバランサ3
を操作する場合の制御手段を第12図をもとに述
べる。オペレータが手動動作を行なう場合、目標
位置演算器103がクロツクパルス発生器102
からのパルスにより動作し、手動装置101より
送られる速度指令値を積分して、手首30の位置
目標値を算出する。この位置目標値は座標変換器
104により旋回台22を駆動するモータ23の
回転角の目標値θ1iと上腕26を駆動するモータ
25の回転角の目標値θ2iと前腕29を駆動する
モータ28の回転角の目標値θ3iとに変換される。
また位置目標値は、オペレータの、教示装置11
1からの位置記憶指令によつて、データ記憶装置
112に記憶される。一方、バランサ速度指令値
演算器115がクロツクパルス発生器102から
のパルスにより動作し、手動装置101より送ら
れてくる鉛直方向の移動速度指令値VZと、セン
サ5の歪ゲージ82に生ずる歪の、ストレインア
ンプ117およびA/Dコンバータ118を介し
て得られる値ΔZとからバランサ速度指令値VBを
演算する。ひねり軸動作目標値演算器119は、
このバランサ速度指令値VBから手首30のひね
り動作を行なうモータ31aの回転角の目標値
θ4iを式(4)より算出する。但しK6は比例定数であ
る。
を操作する場合の制御手段を第12図をもとに述
べる。オペレータが手動動作を行なう場合、目標
位置演算器103がクロツクパルス発生器102
からのパルスにより動作し、手動装置101より
送られる速度指令値を積分して、手首30の位置
目標値を算出する。この位置目標値は座標変換器
104により旋回台22を駆動するモータ23の
回転角の目標値θ1iと上腕26を駆動するモータ
25の回転角の目標値θ2iと前腕29を駆動する
モータ28の回転角の目標値θ3iとに変換される。
また位置目標値は、オペレータの、教示装置11
1からの位置記憶指令によつて、データ記憶装置
112に記憶される。一方、バランサ速度指令値
演算器115がクロツクパルス発生器102から
のパルスにより動作し、手動装置101より送ら
れてくる鉛直方向の移動速度指令値VZと、セン
サ5の歪ゲージ82に生ずる歪の、ストレインア
ンプ117およびA/Dコンバータ118を介し
て得られる値ΔZとからバランサ速度指令値VBを
演算する。ひねり軸動作目標値演算器119は、
このバランサ速度指令値VBから手首30のひね
り動作を行なうモータ31aの回転角の目標値
θ4iを式(4)より算出する。但しK6は比例定数であ
る。
θ4i=K6VB ……(4)
速度指令値演算器105は上記目標値θ1i,θ2i,
θ3i,θ4iと各モータに直結されたエンコーダ10
9より発生するパルスをカウントするカウンタ1
10より得られる各モータの実際の回転角とか
ら、D/Aコンバータ106を介しモータ駆動ア
ンプ107へ入力する速度指令値を算出する。な
お手首駆動モータ31bの回転角の目標値は手首
のふりの姿勢を一定にするため、常に一定値であ
る。モータ23,25,28,31a,31bへ
入力する速度指令値は式(2)より算出される。この
速度指令値はD/Aコンバータを介し、モータ駆
動アンプ107へ入力され、各モータが動作し、
小形関節形ロボツト1が動作するとともに、手首
30のひねり動作によりバランサ3の入力軸71
が操作されて、バランサ3が小形関節形ロボツト
1に追従して動作する。一方、以上の手動動作を
通じ、データ記憶装置112に記憶された移動目
標地点に対して動作を再生する手段を次に述べ
る。まず、クロツクパルス発生器102からのパ
ルスにより直線補間器113が動作し、データ記
憶装置112より得られる移動終了目標地点と移
動開始地点との間で直線補間を行ない、時々刻々
の移動目標値を算出する。この移動目標値は、座
標変換器104により旋回台22,上腕26,前
腕29の各駆動モータの回転角度目標値に変換さ
れる一方、速度目標値演算器114により鉛直方
向の移動速度指令値VZが算出される。この移動
速度指令値VZと、センサ5の歪ゲージ82に生
ずる歪のストレインアンプ117およびA/Dコ
ンバータ118を介して得られる値ΔZとからバ
ランサ速度指令値VBがバランサ速度指令値演算
器115によつて算出され、このバランサ速度指
令値VBはひねり軸動作目標値演算器119によ
り、手首30のひねり動作を行なうモータ31a
の回転角の目標値θ4iに変換される。速度指令値
演算器105は、上記目標値に対してサーボを行
ない、小形関節形ロボツト1の各動作軸のモータ
を制御する。さらに、手首30のひねり動作によ
りバランサ3の入力軸71が操作されて、バラン
サ3が小形関節形ロボツト1に追従して動作す
る。
θ3i,θ4iと各モータに直結されたエンコーダ10
9より発生するパルスをカウントするカウンタ1
10より得られる各モータの実際の回転角とか
ら、D/Aコンバータ106を介しモータ駆動ア
ンプ107へ入力する速度指令値を算出する。な
お手首駆動モータ31bの回転角の目標値は手首
のふりの姿勢を一定にするため、常に一定値であ
る。モータ23,25,28,31a,31bへ
入力する速度指令値は式(2)より算出される。この
速度指令値はD/Aコンバータを介し、モータ駆
動アンプ107へ入力され、各モータが動作し、
小形関節形ロボツト1が動作するとともに、手首
30のひねり動作によりバランサ3の入力軸71
が操作されて、バランサ3が小形関節形ロボツト
1に追従して動作する。一方、以上の手動動作を
通じ、データ記憶装置112に記憶された移動目
標地点に対して動作を再生する手段を次に述べ
る。まず、クロツクパルス発生器102からのパ
ルスにより直線補間器113が動作し、データ記
憶装置112より得られる移動終了目標地点と移
動開始地点との間で直線補間を行ない、時々刻々
の移動目標値を算出する。この移動目標値は、座
標変換器104により旋回台22,上腕26,前
腕29の各駆動モータの回転角度目標値に変換さ
れる一方、速度目標値演算器114により鉛直方
向の移動速度指令値VZが算出される。この移動
速度指令値VZと、センサ5の歪ゲージ82に生
ずる歪のストレインアンプ117およびA/Dコ
ンバータ118を介して得られる値ΔZとからバ
ランサ速度指令値VBがバランサ速度指令値演算
器115によつて算出され、このバランサ速度指
令値VBはひねり軸動作目標値演算器119によ
り、手首30のひねり動作を行なうモータ31a
の回転角の目標値θ4iに変換される。速度指令値
演算器105は、上記目標値に対してサーボを行
ない、小形関節形ロボツト1の各動作軸のモータ
を制御する。さらに、手首30のひねり動作によ
りバランサ3の入力軸71が操作されて、バラン
サ3が小形関節形ロボツト1に追従して動作す
る。
なお、本実施例では、ロボツトの手首のひねり
動作によりバランサの入力軸71を回転させる例
について述べたが、市販のバランサで、回転式可
変抵抗器70の入力軸71の回転を行う操作レバ
ーが回転式可変抵抗器70の回転軸に対して円周
方向に揺動させる方式のものに対しては、ロボツ
トの手首の上下曲げ動作にて、実施例で述べたの
と同様の効果を出すことができることは言うまで
もない。
動作によりバランサの入力軸71を回転させる例
について述べたが、市販のバランサで、回転式可
変抵抗器70の入力軸71の回転を行う操作レバ
ーが回転式可変抵抗器70の回転軸に対して円周
方向に揺動させる方式のものに対しては、ロボツ
トの手首の上下曲げ動作にて、実施例で述べたの
と同様の効果を出すことができることは言うまで
もない。
又、本実施例はモータ駆動方式のバランサにつ
いて述べたが、油空圧アクチユエータにより駆動
されるバランサについても、第2の実施例で述べ
た制御方式を用いて、ロボツトと組み合せたシス
テムを構成し、制御することは可能である。
いて述べたが、油空圧アクチユエータにより駆動
されるバランサについても、第2の実施例で述べ
た制御方式を用いて、ロボツトと組み合せたシス
テムを構成し、制御することは可能である。
以上述べたように、本発明によれば、軽荷重用
ロボツトとバランサを組合わせ、軽荷重用ロボツ
トでバランサの位置決めを行ない、且つ、軽荷重
用ロボツトとバランサの中間に設けたセンサから
の位置偏差信号をもとにバランサの動作速度を修
正することにより、軽荷重用ロボツトでバランサ
の先端に取り付けられたチヤツクの移動目標点へ
の位置決めが鉛直方向及び水平方向について高精
度に行なうことができ、重量物をハンドリングし
て、高精度の位置決めが必要とする組付作業や加
工作業を自動的に行なうことができる作用効果を
奏する。また、軽荷重用ロボツトとバランサを組
合わせたシステムは、バランサが非常に安価に製
造できることにより、複難な動作の制御が可能で
且つ重量部品を取扱えるロボツトと比較して半分
以下の価格で製造でき、しかも既存の設備とし
て、重量部品の組立あるいは加工のラインにバラ
ンサがあれば、軽荷重用ロボツトと制御装置を導
入するだけで、高精度の位置決めが必要とする作
業の自動化が実現できるという経済的効果があ
る。
ロボツトとバランサを組合わせ、軽荷重用ロボツ
トでバランサの位置決めを行ない、且つ、軽荷重
用ロボツトとバランサの中間に設けたセンサから
の位置偏差信号をもとにバランサの動作速度を修
正することにより、軽荷重用ロボツトでバランサ
の先端に取り付けられたチヤツクの移動目標点へ
の位置決めが鉛直方向及び水平方向について高精
度に行なうことができ、重量物をハンドリングし
て、高精度の位置決めが必要とする組付作業や加
工作業を自動的に行なうことができる作用効果を
奏する。また、軽荷重用ロボツトとバランサを組
合わせたシステムは、バランサが非常に安価に製
造できることにより、複難な動作の制御が可能で
且つ重量部品を取扱えるロボツトと比較して半分
以下の価格で製造でき、しかも既存の設備とし
て、重量部品の組立あるいは加工のラインにバラ
ンサがあれば、軽荷重用ロボツトと制御装置を導
入するだけで、高精度の位置決めが必要とする作
業の自動化が実現できるという経済的効果があ
る。
第1図は軽荷重用ロボツトとバランサを組合わ
せた一実施例を示す概略正面図、第2図は第1図
に示す小形関節形ロボツトを示す斜視図、第3図
は第2図の正面図、第4図は第2に示すロボツト
の手首駆動系を示した図、第5図は第2図に示す
ロボツトの前腕先端に取付けられた手首を具体的
に示した断面図、第6図は第1図に示すバランサ
を具体的に示した構成図、第7図はセンサの原理
図、第8図と第9図と第10図はそれぞれセンサ
を第1図に示すロボツトとバランサの中間に取付
けた一実施例を示す図、第11図と第12図は、
それぞれ本発明による制御装置の一実施例を示す
図である。 2……ハンド、3……バランサ、4……ハンド
ホルダ、5……位置偏差検出センサ、6……チヤ
ツク、7……制御装置。
せた一実施例を示す概略正面図、第2図は第1図
に示す小形関節形ロボツトを示す斜視図、第3図
は第2図の正面図、第4図は第2に示すロボツト
の手首駆動系を示した図、第5図は第2図に示す
ロボツトの前腕先端に取付けられた手首を具体的
に示した断面図、第6図は第1図に示すバランサ
を具体的に示した構成図、第7図はセンサの原理
図、第8図と第9図と第10図はそれぞれセンサ
を第1図に示すロボツトとバランサの中間に取付
けた一実施例を示す図、第11図と第12図は、
それぞれ本発明による制御装置の一実施例を示す
図である。 2……ハンド、3……バランサ、4……ハンド
ホルダ、5……位置偏差検出センサ、6……チヤ
ツク、7……制御装置。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 少なくとも3つの駆動源と少なくとも3つの
エンコーダとを有し、エンコーダから検出される
位置が目標位置に一致する如く制御され、アーム
先端が、上記駆動源の動力により水平面内及び鉛
直面内で動きうる少なくとも3自由度を有する位
置決め用ロボツトと、部品を把持するチヤツクを
備え付けた先端を、鉛直方向には駆動源の動力に
よつて移動され、且つ水平方向には移動自在に形
成された重量物を可搬し得るバランサと、上記ロ
ボツトとバランサとの結合部分に設けられ、上記
ロボツトの先端と上記バランサの先端との鉛直方
向の偏差を検出するセンサと、上記ロボツトの先
端を水平方向について移動目標点へ移動させるべ
く指令信号に基いて上記ロボツト用駆動源を駆動
制御してこのロボツトの先端に結合しているバラ
ンサの先端のチヤツ7の水平方向の位置決めを行
ない、上記ロボツトの先端を鉛直方向について移
動目標点へ移動させるべく指令信号に基いて上記
ロボツト用駆動源を駆動制御してロボツトの制御
手段より与えられる鉛直方向の移動速度指令値と
上記センサより検出される偏差とから上記バラン
サの速度指令値を演算し、この速度指令値に基い
て上記バランサの駆動源を駆動制御し、上記ロボ
ツトに追従させて上記バランサを移動させ、チヤ
ツクの鉛直方向の位置決めを行なう制御装置とを
備え付けたことを特徴とする重量物ハンドリング
システム制御装置。 2 少なくとも4つの駆動源と少なくとも3つの
エンコーダとを有し、エンコーダから検出される
位置が目標位置に一致する如く制御され、アーム
先端が、上記駆動源の動力により水平面内及び鉛
直面内で動きうる少なくとも3自由度を有し、更
にこのアームの先端に上記駆動源の動力により回
動できる手首を備えた位置決め用ロボツトと、部
品を把持するチヤツクを備え付けた先端を、鉛直
方向には該先端に設けられた可変抵抗器からの速
度指令値に基いて駆動源の動力によつて移動さ
れ、且つ水平方向には移動自在に形成された重量
物を可搬し得るバランサと、上記ロボツトの手首
と上記バランサの可変抵抗器との結合部分に設け
られ、上記ロボツトの先端と上記バランサの可変
抵抗器との鉛直方向の偏差を検出するセンサと、
上記ロボツトの先端を水平方向について移動目標
点へ移動させるべく指令信号に基いて上記ロボツ
ト用駆動源を駆動制御してこのロボツトの先端に
結合しているバランサの先端のチヤツクの水平方
向の位置決めを行ない、上記ロボツトの先端を鉛
直方向について移動目標点へ移動させるべく指令
信号に基いて上記ロボツト用駆動源を駆動制御し
てロボツトの制御手段より与えられる鉛直方向の
移動速度指令値と上記センサより検出される偏差
とから上記バランサの速度指令値を演算し、この
速度指令値に基いてロボツトの手首用駆動源を駆
動して手首を回動させて可変抵抗器を可変し、上
記バランサの駆動源を駆動制御し、上記ロボツト
に追従させて上記バランサを移動させ、チヤツク
の鉛直方向の位置決めを行なう制御装置とを備え
付けたことを特徴とする重量物ハンドリングシス
テム制御装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17301681A JPS5877466A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 重量物ハンドリングシステム制御装置 |
DE8181109715T DE3169292D1 (en) | 1980-11-17 | 1981-11-16 | Assembling or processing system |
EP81109715A EP0052367B1 (en) | 1980-11-17 | 1981-11-16 | Assembling or processing system |
US06/552,795 US4541770A (en) | 1980-11-17 | 1983-11-17 | Assembling or processing system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17301681A JPS5877466A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 重量物ハンドリングシステム制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5877466A JPS5877466A (ja) | 1983-05-10 |
JPH025557B2 true JPH025557B2 (ja) | 1990-02-02 |
Family
ID=15952631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17301681A Granted JPS5877466A (ja) | 1980-11-17 | 1981-10-30 | 重量物ハンドリングシステム制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5877466A (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4730511B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2011-07-20 | トヨタ自動車株式会社 | 多関節ロボット |
JP2009262302A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Nachi Fujikoshi Corp | 荷役物搬送装置 |
JP5532760B2 (ja) | 2009-08-31 | 2014-06-25 | 株式会社安川電機 | 搬送システム,ロボット装置及びワークの製造方法 |
US10377046B2 (en) * | 2014-12-25 | 2019-08-13 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Method of automatically conveying object and automatic object conveying system |
CN107813344B (zh) * | 2017-11-27 | 2024-04-19 | 常州市新创智能科技有限公司 | 一种机械手负载平衡装置 |
DE102020209466A1 (de) | 2020-07-28 | 2022-02-03 | MTU Aero Engines AG | Verfahren zum bearbeiten eines bauteils einer strömungsmaschine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS546271A (en) * | 1977-06-13 | 1979-01-18 | Motoda Denshi Kogyo Kk | Cooperative drive system of robot |
JPS54108351A (en) * | 1978-02-14 | 1979-08-24 | Hitachi Zosen Corp | Direct profile carrying method |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP17301681A patent/JPS5877466A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS546271A (en) * | 1977-06-13 | 1979-01-18 | Motoda Denshi Kogyo Kk | Cooperative drive system of robot |
JPS54108351A (en) * | 1978-02-14 | 1979-08-24 | Hitachi Zosen Corp | Direct profile carrying method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5877466A (ja) | 1983-05-10 |
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