JPH0692077B2 - 人工腕制御装置 - Google Patents

人工腕制御装置

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JPH0692077B2
JPH0692077B2 JP59066690A JP6669084A JPH0692077B2 JP H0692077 B2 JPH0692077 B2 JP H0692077B2 JP 59066690 A JP59066690 A JP 59066690A JP 6669084 A JP6669084 A JP 6669084A JP H0692077 B2 JPH0692077 B2 JP H0692077B2
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JP
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control
artificial arm
signal
control unit
unit
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JP59066690A
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正恒 香坂
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Omron Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の分野) 本発明は、産業ロボット等に用いられる人工腕の制御装
置に関し、特にワーク等の異常振動等による人工腕の破
壊を防止するようにした人工腕制御装置に関する。
(発明の背景) 従来、産業ロボット等に用いられる人工腕においては、
他の専用搬送・加工装置あるいは他の人工の腕と協働を
行なう場合、振動中のワークに接触または把握したとき
や把握中のワークが振動を開始したとき、人工腕に振動
が伝播し、構成部材の過大応力により損傷を生じるおそ
れがあるという不都合があった。特に多関節の人工腕に
おいては特定のリンクに共振を生じ、応力疲れにより即
時には認知できない劣化を生じ、保安上危険の大きい場
合がある。また、流体中で作業を行なう人工腕の場合、
流体中を伝播する圧力波などによりワークの振動を生
じ、人工腕に過大応力を発生させるケースが少なくな
い。
(発明の目的) 本発明は、上述の従来形における問題点に鑑みてなされ
たもので、人工腕制御装置において、人工腕がワークに
接触したときまたはワークを把握しているとき、人工腕
に加わる加速度を検出し、この加速度が所定値を超えれ
ばこの人工腕を直ちにワークより離脱させるという構想
に基づき、人工腕の破壊を防止することを目的とする。
(発明の構成) 上記目的を達成するため本発明の人工腕制御装置は、 人工腕を駆動する駆動手段と、 前記人工腕のワークへの接近と把握が行われるように前
記駆動手段に対して接近・把握制御信号を出力するとと
もに、この接近・把握制御信号をもとに前記人工腕のワ
ークからの釈放および離脱を行うための釈放・離脱制御
信号を生成して出力する主制御部と、 前記主制御部から出力される釈放・離脱制御信号を記憶
するとともに、この釈放・離脱制御信号を、前記主制御
部によらない独自の制御により前記駆動手段に出力す
る、前記主制御部とは独立した緊急制御用副制御部と、 前記人工腕の腕桁の振動数および振幅を検出する手段
と、 この検出値が所定値を超えたとき検知信号を発生する比
較手段と、 この検知信号により前記主制御部からの出力を前記副制
御部からの出力に切り替えて前記駆動手段に出力する切
替手段とを具備することを特徴とする。
これによれば、人工腕を駆動する接近・把握制御信号を
もとに釈放・離脱制御信号が生成され記憶されるととも
に、人工腕の腕桁加速度が所定値を超え異常な状態とな
ったときは、主制御部の制御から離れ、副制御部の制御
のもとに、記憶されている釈放・離脱制御信号が、独自
に駆動手段に出力される。この独自の制御とは、例え
ば、釈放・離脱制御信号を出力するための実時間信号を
前記主制御部とは独自に生成し、この実時間信号に基づ
いたタイミングで前記釈放・離脱制御信号を前記駆動手
段に出力するような制御である。なお、実時間信号の生
成は、例えば、主制御部が出力する釈放・離脱制御信号
に含まれる同期タイミング信号を抽出し、これに基づき
主制御部が出力する接近・把握制御信号と同期化させて
行なうことができるが、これは周知の技術である。
ここで、釈放・離脱制御信号は、例えば、現時点までの
接近・把握制御信号に基く人工腕の動作を逆にトレース
するような動作を行わせるための信号である。したがっ
て、異常な振動数および振幅が検出された時点では、そ
れまでの正常な状態における人工腕の動作を逆にトレー
スするような釈放・離脱制御信号が記憶されており、こ
の信号は、正しい釈放・離脱動作が行われるような信号
である可能性が高い。そして、副制御部は、このような
正常状態での接近・把握制御信号に基づく釈放・離脱制
御信号を実時間化して駆動手段に出力することができ
る。
したがって、本発明によれば、主制御部の暴走が関与し
てワークを振動させる場合や、主制御部の暴走によりワ
ークの存在と無関係に人工腕が振動する場合のような人
工腕の加速度異常に際しても、人工腕の暴走が遮断さ
れ、副制御部によって釈放・離脱が適正に行われ、人工
腕が破壊等から保護される。
(発明の具体的説明) 本発明の制御装置の具体的な構成および動作を説明する
と以下の通りである。
(1)人工腕のリンク(関節を構成するリンクを含む)
に加速度トランスデューサを設け振動の大きさに対応す
る信号を得る。
(2)発生の可能性がありかつ有害である振動数帯域を
上記信号より濾波抽出し振幅値を整定値と比較し超過し
ているとき切替手段に過大振動検知信号を転送させる。
(3)主制御部において人工腕をワークに接近または把
握させるための制御指令を実行するときに、ワークから
離脱させる制御命令およびワークを釈放させる制御指令
を生成し記憶する。この離脱・釈放制御命令を主制御部
とは別の副制御部に転送して記憶させる。
(4)切替手段は、上記過大振動検知信号の転送を受け
たとき、実行中の命令に代えて、記憶されている離脱・
釈放制御指令が実行されるように、主制御部から人工腕
の駆動手段への出力を、副制御部からの出力に切り替え
る。これにより、人工腕は、ワークへの接近または把握
動作を停止し、ワークからの離脱またはワークの釈放の
動作を開始する。
(発明の効果) 人工の腕の場合、操作対象が特定できないので、印加さ
れる外部応力の予測ができないが、以上のように構成さ
れた本発明によると、駆動動力の過負荷以外の外力に対
して、誤用に対する防護範囲を拡大し、動作信頼性の向
上を図ることができる。また、本発明によると、振動に
よる繰り返し応力疲労などのように分解点検による以外
に適切かつ安価な診断手段の少ない損傷に対して有効な
防護を行なうことができ、保安度の向上を図ることがで
きる。したがって本発明は、特に複雑なシステムの中で
協働を行なう土木、建設または海洋分野の人工腕に適合
するものである。本発明によると、さらに、外部ストレ
スによる人工の目や内界センサが機能を失い、誤った照
合用信号を発生することによる暴走拡大を阻止すること
ができる。さらに、離脱制御を副制御部で行なうように
しているため、ワークの振動発生に主制御部Bの暴走が
関与している場合や主制御部Bの暴走によりワークの存
在と無関係に内界振動が発生している場合にも人工腕を
破壊から防護することができる。
(実施例の説明) 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
第1図は、本発明に至る改良がなされる前の人工腕制御
装置の構成を示す。同図において、1は応答のf特性が
既知の加速度トランスデューサで、人工腕の振動を電気
信号に変換する。2は帯域フィルタで、上記振動波形の
特定周波数帯域の成分を抽出する。この帯域フィルタ2
は、複数のものを並列接続して切替え、または、ディジ
タルフィルタを用い外部よりパラメータを設定して通過
帯域を切替えるようにしている。3は時間順次的に複数
の周波数帯域を切替える帯域フィルタ走査部、4は人工
腕を保護すべき周波数帯ごとの振幅限度の整定値を記憶
する整定値レジスタ、帯域フィルタ走査部3からの切替
信号に連動して比較器5へ比較用の整定値を転送する。
これらの加速度トランスデューサ1、帯域フィルタ2、
帯域フィルタ走査部3、整定値レジスタ4および比較器
5は過大振動検出部Aを構成している。
6は制御動作命令生成/記憶部で、図示しない外界セン
サからの入力により制御命令を生成・記憶し、またはそ
の動作シーケンスを記憶する。7はワークに接近・把握
を行なう一群の制御命令をもとに離脱制御のための命令
を生成する離脱命令生成部で、8および9はそれぞれ単
位作業を行なうための一群の制御命令および離脱制御命
令を一時記憶する制御命令一時記憶部および離脱制御命
令一時記憶部である。これらの制御動作命令生成/記憶
部6、離脱命令生成部7、制御命令一時記憶部8および
離脱制御命令一時記憶部9は制御部Bを構成している。
また、切替部10、電力制御部11およびアクチュエータ
(作動部)12は、駆動部Cを構成する。切替部10は比較
器5からのトリップ信号に応じて通常の制御命令と離脱
制御命令とを切替え、電力制御部11はモータ、油圧弁な
どのアクチュエータ12を駆動する。
次に第2図のフローチャートを参照しながら第1図の人
工腕制御装置の動作を説明する。
制御動作命令生成/記憶部6は、常時、外界センサから
の入力を監視しており、外界センサからの信号が供給さ
れると、この信号に応じた単位作業を人工腕に実行させ
るための制御命令を生成する。続いて、この制御命令を
制御命令一時記憶部8に転送して一時記憶させた後、こ
の単位作業においてワークと接触または把握する場合が
あるか否かを判定する。そして、もし、ワークと接触も
把握もしない場合は、制御命令一時記憶部8が一時記憶
している制御命令をそのまま駆動部Cに転送して制御命
令を実行する。
一方、もし、ワークと接触または把握する場合があれ
ば、離脱命令制御部7に離脱命令を生成させ、この離脱
命令を離脱制御命令一時記憶部9に転送して一時記憶さ
せる。次いで、単位作業が終了したか否かを判定しかつ
過大振動検出部Aの比較器5の出力を監視しながら制御
命令一時記憶部8が一時記憶している制御命令を順次駆
動部Cに転送して制御命令を実行させる。そして、上記
過大振動検出部Aが過大振動を検出することなく単位作
業が終了すれば、動作を終了する。一方、単位作業中に
過大振動が検出されれば、離脱制御命令一時記憶部9が
一時記憶している離脱制御命令を駆動部Cに転送して人
工腕をワークから離脱させて動作を終了する。
しかしながら、ワークの振動発生に主制御部Bの暴走が
関与している場合や主制御部Bの暴走によりワークの存
在と無関係に内界振動が発生している場合は、離脱動作
が正常に行われない可能性がある。そこで、本発明では
第3図に示すような構成を採用している。同図の装置は
第1図のものに対し、人工腕の離脱時の制御を行なうた
めの副制御部を主制御部Bから分離したものである。同
図において、51は離脱制御命令一時記憶部で、第1図に
おける離脱制御命令一時記憶部9に相当し、52は副制御
部Dの共通制御部で、離脱制御時のみ第1図の主制御部
Bにおける制御命令生成/記憶部6と同様に作用し、離
脱制御命令一時記憶部51に記憶されている離脱制御命令
を切替部10に出力させる。
このように、離脱制御を副制御部で行なうことにより、
ワークの振動発生に主制御部Bの暴走が関与している場
合や主制御部Bの暴走によりワークの存在と無関係に内
界振動が発生してい場合にも人工腕を破壊から防護する
ことができる。
第4図は、加速度トランスデューサ1部分の変形例を示
す。このように、内界センサとして使用されているロー
タリエンコーダ組込みトランスデューサの出力に含まれ
る信号帯域外成分を分析することにより加速度に対応す
る信号を抽出することができる。同図において、15はロ
ータリエンコーダで、このロータリエンコーダ15、増幅
器16および低域濾波回路17は従来からの内界センサを構
成し、角速度信号、位相変移信号および絶対位置信号等
を発生する。ここでは、増幅器16の出力のうち広域成分
を広域濾波回路18で取出し、比較器19でそのレベルを検
出することにより過大振動検出信号を発生させるように
している。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に至る改良が施される前の人工腕制御装
置のブロック構成図、第2図は第1図の人工腕制御装置
の動作を説明するためのフローチャート、第3図は第1
図の装置を改良した本発明の実施例の係る人工腕制御装
置のブロック構成図、そして第4図は本発明のさらに他
の変形例を示すブロック構成図である。 A……過大振動検出部、 1……加速度トランスデューサ、 4……整定値レジスタ、5……比較器、 B……制御部、 6……制御命令生成/記憶部、 7……離脱命令生成部、8……制御命令一時記憶部、 9……離脱制御命令一時記憶部、 D……副制御部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】人工腕を駆動する駆動手段と、 前記人工腕のワークへの接近と把握が行われるように前
    記駆動手段に対して接近・把握制御信号を出力するとと
    もに、この接近・把握制御信号をもとに前記人工腕のワ
    ークからの釈放および離脱を行うための釈放・離脱制御
    信号を生成して出力する主制御部と、 前記主制御部から出力される釈放・離脱制御信号を記憶
    するとともに、この釈放・離脱制御信号を、前記主制御
    部によらない独自の制御により前記駆動手段に出力す
    る、前記主制御部とは独立した緊急制御用副制御部と、 前記人工腕の腕桁の振動数および振幅を検出する手段
    と、 この検出値が所定値を超えたとき検知信号を発生する比
    較手段と、 この検知信号により前記主制御部からの出力を前記副制
    御部からの出力に切り替えて前記駆動手段に出力する切
    替手段とを具備することを特徴とする人工腕制御装置。
JP59066690A 1984-04-05 1984-04-05 人工腕制御装置 Expired - Lifetime JPH0692077B2 (ja)

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JPS60213491A JPS60213491A (ja) 1985-10-25
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JP5565756B2 (ja) * 2010-12-28 2014-08-06 株式会社安川電機 ロボットシステム
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