JPH0259291A - ロボットアームの衝突検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ロボットアームの衝突時の電流波形の乱れを
検出して衝突の有無の判定を行うロボットアームの衝突
検出方法に関するものである。

従来の技術 ロボノ１−アームの衝突を検出し、ロボットアームを停
止させる方法は、第６図に示すように、ロボット１のロ
ボットアーム２が衝突されると予想される場所の手前に
、カーテンセンサ３を設置し、カーテンセンサ３で障害
物を検知した場合に、ロボットアーム２を停止させ、衝
突を防止する方法がある。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来のカーテンセンサ３を用いる方法で
は、 （１）　　ロボットアーム２が衝突する場所を特定でき
ないため、カーテンセンサ３をロボット１の周囲に設置
しなければならない。

（２）　　メンテナンス時に、カーテンセンサ３を切る
必要がある等、運用上不便であシ、かつ、安全性の面で
問題がある。

（鞠　カーテンセンサ３で検知してかう、ロボットアー
ム２が停止するまでの応答が悪い。

といった問題を有している。

本発明の目的は、数値演算プロセッサ（以下ＤＳＰと記
す）内の衝突検出部で、トルりと比例の関係にある電流
を直接検出し、その乱れを検知することで、センサを要
しない、応答性の高い衝突検出を実現する方法を提供す
るものである。

課題を解決するだめの手段 上記問題点を解決するために、本発明のロボットアーム
の衝突検出方法では、ＤＳＰ内の衝突検出部の処理にお
いて、交流サーボモータに流れる電流の波形を衝突検出
部に読み込む工程と、読み込んだ電流波形の乱れを検出
する工程と、検出した電流波形の乱れからロボットアー
ムの衝突の有無を判定する工程と、ロボットアームが衝
突したと判定した場合にロボットアームの停止信号を出
力する工程を備えている。

作　　　用 本発明では、ＤＳＰ内の衝突検出部において、トルクと
比例関係にある電流を直接検出し、ロボットアームの衝
突の有無を判定することによシ、ロボットアームが衝突
した場合に、カーテンセンサを使用せずに早い応答でロ
ボットアームを停止させることが可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を説明する。第１図は、本発明
における実施例であり、ロボットアーム２を駆動する交
流サーボモータを有し、マイクロコンピュータとＤＳＰ
を用いて位置ループ制御、速度ループ制御、電流ループ
制御を行い、ロボットアーム２の衝突を検出する装置の
ブロック図である。４はロボット３をコントロールし、
位置／’−プ制御部に位置指令を与えるメイン部である
。６は位置指令とフィードバックされた位置信号から速
度指令を出力する位置ループ制御部でｓｂ、６は位置ル
ープ制御部６の伝達関数ＧＰである。了は速度指令とフ
ィードバックされた速度信号から電流指令を出力する速
度ループ制御であシ、８は速度ループ制御部７の伝達関
数Ｇｓ、９は位置信号から速度信号を求めるだめの微分
である。１゜は電流指令とフィードバックされた電流信
号から交流サーボモータへの電圧信号を出力する電流制
御部であり、１１は電流ループ制御部１０の伝達関数Ｇ
、である。１２は交流サーボモータを動かすための′Ｉ
Ｅ圧信号をパルス幅変換（ＰＷＭ）する部分であり、１
３はロボットアーム２を駆動するための交流サーボモー
タである。１４は交流サーボモータ１３に流れる電流を
ＤＳＰに取シ込むだめのＡ／Ｄ変換ａｇであり、１５は
交流サーボモータ１３の回転から位置信号を与えるエン
コーダである。１６は電流信号を検出して電流の乱れよ
シ衝突の有無を判定し、衝突と判定した場合にメイン側
４に停止信号を出力する衝突検出部である。

１７は位置ループ制御部５と速度ル−プ制御部７の処理
を行うマイクロコンピュータである。１８は電流ループ
制御部１０と衝突検出部１６の処理を行う数値演算プロ
セッサ（ＤＳＰ）で６る。

第２図は、衝突検出部１６における処理のアルゴリズム
のフローチャートの一例である。第３図の電流波形の拡
大図と合わせて、フローの説明を行なう。第２図のステ
ップ１９では、第３図に示す現時点における′１π流信
号をＡ／Ｄ変換１４したサンプル点２０をＤＳＰ１８に
取シ込む。ステップ２１では、この現時点のサンプル点
２ｏとメモリ内に格納しである１時刻前のサンプル点２
２から、現時点の傾斜データ（電流の変化）を近似的に
計算する。ステップ２３では、ステップ２１で求めた現
時点の傾斜データと、第３図で示される一定時間Ｔ以内
の傾斜データの中で最大のＭＡＸデータを比較し、現時
点の傾斜データが大きい場合は、ステップ２４で、ＭＡ
Ｘ傾斜データに現時点の傾斜データを代入する。ステッ
プ２５では、現時点の傾斜データと一定時間Ｔ以内の傾
斜データの中で最小のＭＩＮ傾斜データを比較し、現時
点の傾斜データが小さい場合は、ステップ２６で、ＭＩ
Ｎ傾斜データに現時点の傾斜データを代入する。ステッ
プ２７では、第３図のように、ＭＡＸ傾斜データとＭＩ
Ｎ傾斜データがなす角αを計算する。ステップ２８では
、ステップ２７で求めた角αの絶対値とある閾値を比較
し、１α］が小さい場合には、ステップ２９でロボット
アーム２の停止信号を出力する。ステップ３ｏでは、一
定時間Ｔの時系列データをメモリに格納するだめに、最
も古いサン７諏し点３１のデータを消し、現時点のサン
プル点２１のデータを登録すると共に、最も古いサンプ
ル点３１の傾斜データが、ＭＡＸ傾斜データ、またはＭ
ＩＮ傾斜データの場合は、２番目に大きい、または小さ
い傾斜データを、ＭＡＸ傾斜データ、またはＭＩＮ傾斜
データに置き換える。

ロボットアーム２を駆動させた時の電流波形は、通常の
場合、第４図の実線３２のようになシ、衝突を検出した
場合には、図の破線３３のようになり、衝突から約０．
３ｍ５ｅｃで、ロボットアーム２が停止する。

なお、本実施例では、第１図のブロック図で、速度ルー
プ制御部５と位置ル−プ制御部７の処理をマイクロコン
ピュータ１７で行うものとしたが、ＤＳＰｌａの処理能
力に応じてＤＳＰｌａで処理を行ってもよい。

また、ロボットアーム２の停止信号は、メイン側４に出
力されているが、マイクロコンピュータ１７やＤＳＰｌ
ａに停止信号を出し、停止処理を行ってもよい。

衝突判定のアルゴリズムについては、第２図は一実施例
でアシ必ずしもこのアルゴリズムを使う必要はなく、Ａ
Ｉ等を用いた場合を含めて、任意の衝突判定のアルゴリ
ズムを使用できるものとする。

発明の効果 本発明によれば、ＤＳＰの衝突検出部で電流を検出し、
衝突を判定するため、衝突検出用のセンサが不要になる
とともに、あらゆる方向からの衝突検出が可能となる。

さらに、衝撃゛に敏なトルク（電流）を検出し、ソフト
的に処理できるため、衝突検知からロボットアームの停
止までの応答が早い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるロボットアームの衝
突検出装置のブロック図、第２図は衝突判定のアルゴリ
ズムのフローチャート図、第３図は電流波形から衝突の
判定を行う手法を示す説明図、第４図は時間に対する電
流波形を示す説明図。 第５図は従来のカーテンセンサを用いたロボットアーム
の検出装置の斜視図である。 ４・・・・・・メイン部、６・・・・・・位置ル−プ制
御部、７・・・・・・速度ループ制御部、１０・・・・
・・電流ル−プ制御部、１３・・・・・・交流サーボモ
ータ、１６・・・・・・衝突検出部、１７・・・・・・
マイクロコンピュータ、１８・・・・・・数値演算プロ
セッサ。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名Ｈ＋ 第 図 第 図 第 図 Ｏ土を府」卑シ１のγノイル２輛、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットアームを駆動する交流サーボモータを有したロ
   ボットを用い、マイクロコンピュータおよび数値演算プ
   ロセッサによって位置ループ制御、速度ループ制御、電
   流ループ制御を行い、ロボットアームの衝突を検出する
   方法において、交流サーボモータに流れる電流の波形を
   数値演算プロセッサ内の衝突検出部で読み込む工程と、
   衝突検出部で読み込んだ電流波形の乱れを検出する工程
   と、検出した電流波形の乱れからロボットアームの衝突
   の有無を判定する工程と、ロボットアームが衝突したと
   判定した場合にロボットアームの停止信号を出力する工
   程とを有することを特徴としたロボットアームの衝突検
   出方法。