JPH09254079A - ロボットの制御装置 - Google Patents
ロボットの制御装置Info
- Publication number
- JPH09254079A JPH09254079A JP9339996A JP9339996A JPH09254079A JP H09254079 A JPH09254079 A JP H09254079A JP 9339996 A JP9339996 A JP 9339996A JP 9339996 A JP9339996 A JP 9339996A JP H09254079 A JPH09254079 A JP H09254079A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- brake
- robot
- speed
- value
- torque
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物体との衝突、挟み込み等の検出後の安全な
停止と復旧を行うことができる装置を提供する。 【解決手段】 関節部を駆動するモータのトルクの検出
または推定手段１０２と、トルクの検出値あるいは推定
値とあらかじめ設けてある設定値とを比較してその比較
結果を元にモータのブレーキの入切を判断する判断部１
０３とブレーキの入切を制御する手段１０４とを設け
る。
停止と復旧を行うことができる装置を提供する。 【解決手段】 関節部を駆動するモータのトルクの検出
または推定手段１０２と、トルクの検出値あるいは推定
値とあらかじめ設けてある設定値とを比較してその比較
結果を元にモータのブレーキの入切を判断する判断部１
０３とブレーキの入切を制御する手段１０４とを設け
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットアームの
運動によって生じる、衝突、挟み込み等の事故に対して
ブレーキを制御することによりオペレータや機械類の安
全を確保する機能を有するロボットの制御装置に関す
る。
運動によって生じる、衝突、挟み込み等の事故に対して
ブレーキを制御することによりオペレータや機械類の安
全を確保する機能を有するロボットの制御装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来のロボットの危険回避方法は異常時
にはブレーキを作用させロボットアームの緊急停止を行
う方式が用いられている。異常の検出内容は暴走など速
度の異常に関しては、位置指令パルスの払い出し、速度
の監視、位置検出情報をもとにした速度監視、サーボ偏
差の異常、サーボ系モデルとの出力比較などの種々の検
出がおこなわれている。また発生トルクの異常に関して
はトルク指令の積分に基づくオーバーロードなどの検出
方法が用いられていた。以上の検出値等を設定値と比較
することによりブレーキを作動し、ロボットを停止させ
ることにより、危険の回避が行われている。また、直接
ブレーキを作動させることなく、外部出力端子に信号を
出力し、その情報をもとに外部機械で停止や衝突回避動
作を行うなどの処置を行う場合もある。
にはブレーキを作用させロボットアームの緊急停止を行
う方式が用いられている。異常の検出内容は暴走など速
度の異常に関しては、位置指令パルスの払い出し、速度
の監視、位置検出情報をもとにした速度監視、サーボ偏
差の異常、サーボ系モデルとの出力比較などの種々の検
出がおこなわれている。また発生トルクの異常に関して
はトルク指令の積分に基づくオーバーロードなどの検出
方法が用いられていた。以上の検出値等を設定値と比較
することによりブレーキを作動し、ロボットを停止させ
ることにより、危険の回避が行われている。また、直接
ブレーキを作動させることなく、外部出力端子に信号を
出力し、その情報をもとに外部機械で停止や衝突回避動
作を行うなどの処置を行う場合もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来技術で
速度情報をもとにロボットを停止する場合には、暴走の
ように異常に大きな速度でアームが運動した場合には速
度過大異常により自動的に停止することができるが、外
部の物体との衝突時には速度の変化を用いても衝突の検
出を明確に判断し停止することができない。かりに速度
の判断により衝突が検出されてもブレーキを作動させた
後には、人体等を挟み込んだ状態が保持される恐れがあ
る。トルク指令の情報をもとにブレーキを作動させる場
合でも速度で判断する場合と同様に、惰走のためロボッ
トが停止した状態では人または物を挟み込む力が非常に
大きな値になってしまうことがある。その点は外部機器
を停止させる場合も同様である。また、人を挟み込んだ
場合は、大きな作用力が働いた状態で保持され脱出不可
能な状態になる。手動でブレーキを解放する手段を設け
ること方法が考えられるが、単独で作業で作業する場合
には長時間挟まれ続ける可能性があり非常に危険であ
る。従来の危険回避手段では以上に述べたような問題が
あった。そこで、本発明は、物体との衝突、挟み込み後
に安全な停止と復旧を行うことができる装置を提供する
ことを目的とする。
速度情報をもとにロボットを停止する場合には、暴走の
ように異常に大きな速度でアームが運動した場合には速
度過大異常により自動的に停止することができるが、外
部の物体との衝突時には速度の変化を用いても衝突の検
出を明確に判断し停止することができない。かりに速度
の判断により衝突が検出されてもブレーキを作動させた
後には、人体等を挟み込んだ状態が保持される恐れがあ
る。トルク指令の情報をもとにブレーキを作動させる場
合でも速度で判断する場合と同様に、惰走のためロボッ
トが停止した状態では人または物を挟み込む力が非常に
大きな値になってしまうことがある。その点は外部機器
を停止させる場合も同様である。また、人を挟み込んだ
場合は、大きな作用力が働いた状態で保持され脱出不可
能な状態になる。手動でブレーキを解放する手段を設け
ること方法が考えられるが、単独で作業で作業する場合
には長時間挟まれ続ける可能性があり非常に危険であ
る。従来の危険回避手段では以上に述べたような問題が
あった。そこで、本発明は、物体との衝突、挟み込み後
に安全な停止と復旧を行うことができる装置を提供する
ことを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】ロボットの制御装置にお
いて関節部を駆動するモータのトルクの検出または推定
手段を設け、トルクの検出値あるいは推定値とあらかじ
め設けてある設定値とを比較する手段を有し、その比較
結果を元にモータのブレーキの入切を判断する判断部と
ブレーキの入切を制御する手段を有することを特徴とす
る。また上記内容に加えて、関節部の速度の検出手段と
速度設定値を比較する手段を有し、トルクの比較結果に
加えてブレーキ制御の判断を行う。垂直方向に自由度を
有するロボットでは、緊急停止後に重力の補償トルクを
印可する手段を有することにより、ブレーキ解放後のア
ームの重力負荷の軽減を行う。
いて関節部を駆動するモータのトルクの検出または推定
手段を設け、トルクの検出値あるいは推定値とあらかじ
め設けてある設定値とを比較する手段を有し、その比較
結果を元にモータのブレーキの入切を判断する判断部と
ブレーキの入切を制御する手段を有することを特徴とす
る。また上記内容に加えて、関節部の速度の検出手段と
速度設定値を比較する手段を有し、トルクの比較結果に
加えてブレーキ制御の判断を行う。垂直方向に自由度を
有するロボットでは、緊急停止後に重力の補償トルクを
印可する手段を有することにより、ブレーキ解放後のア
ームの重力負荷の軽減を行う。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、概念図を図１、詳細図を図
２に示して説明する。図において、１００はロボットに
動作指令を発するロボット制御部、１０１は速度検出
部、１０２はトルク検出（または推定）部、１０３はブ
レーキ制御判断部、１０４はブレーキ制御回路、１０５
はロボット、１０６は重力補償部（図１にはなし）であ
る。速度の情報はロボット関節部に取り付けられたエン
コーダの情報をカウントし差分などの操作を行うことで
求めることができる。トルクの情報はサーボコントロー
ラ内部のトルク指令値、電機子電流の測定、あるいはト
ルクセンサ等により求められる。また、オブザーバによ
りトルク指令と検出速度から演算的に求めることができ
る。以上の情報をもとにロボットの衝突、物体の挟み込
みがブレーキ制御判断部１０３により判断され、ブレー
キ制御部１０４によりブレーキの入切の制御が行われ
る。トルク検出部１０２の出力のみにより判断する場合
には、急激なトルクの上昇により衝突が認識される。た
とえば、トルクの絶対値とトルクの変化率を比較手段に
より処理することなどにより衝突、挟み込みを判断す
る。その後、ブレーキ制御回路１０４にてブレーキの作
動後、ブレーキ制御判断部１０３中のタイマー手段で一
定時間計時後ブレーキの解放を行う。さらに速度情報を
含めた場合にはロボット運転中に物をはさみこんだり衝
突を生じた場合には速度の低下とトルクの増大が起こ
る。これらの情報をもとにトルクと速度の関数関係など
の比較手段により衝突、挟み込みを判断しブレーキを作
動させる。その後、速度がほぼ０と判断される場合には
ブレーキの解放を行う。
２に示して説明する。図において、１００はロボットに
動作指令を発するロボット制御部、１０１は速度検出
部、１０２はトルク検出（または推定）部、１０３はブ
レーキ制御判断部、１０４はブレーキ制御回路、１０５
はロボット、１０６は重力補償部（図１にはなし）であ
る。速度の情報はロボット関節部に取り付けられたエン
コーダの情報をカウントし差分などの操作を行うことで
求めることができる。トルクの情報はサーボコントロー
ラ内部のトルク指令値、電機子電流の測定、あるいはト
ルクセンサ等により求められる。また、オブザーバによ
りトルク指令と検出速度から演算的に求めることができ
る。以上の情報をもとにロボットの衝突、物体の挟み込
みがブレーキ制御判断部１０３により判断され、ブレー
キ制御部１０４によりブレーキの入切の制御が行われ
る。トルク検出部１０２の出力のみにより判断する場合
には、急激なトルクの上昇により衝突が認識される。た
とえば、トルクの絶対値とトルクの変化率を比較手段に
より処理することなどにより衝突、挟み込みを判断す
る。その後、ブレーキ制御回路１０４にてブレーキの作
動後、ブレーキ制御判断部１０３中のタイマー手段で一
定時間計時後ブレーキの解放を行う。さらに速度情報を
含めた場合にはロボット運転中に物をはさみこんだり衝
突を生じた場合には速度の低下とトルクの増大が起こ
る。これらの情報をもとにトルクと速度の関数関係など
の比較手段により衝突、挟み込みを判断しブレーキを作
動させる。その後、速度がほぼ０と判断される場合には
ブレーキの解放を行う。
【０００６】上述の手段でブレーキの解放を行った場合
はサーボ主電源を同時にシャットダウンすることで危険
性を小さくすることができる。ところが、垂直多関節ロ
ボットなど重力方向に運動を行うアームを有するロボッ
トでは、サーボが切れた瞬間アームの重量が物体または
人体に作用することになり危険性が残ることになる。こ
れに対してブレーキを非作動な状態にした後、ロボット
制御部でアームの重力を補償することで危険性をさらに
低減することができる。図２は判断部でブレーキを作用
させた後サーボ部において重力を補償することによりア
ームの重量の作用をキャンセルする機能を付加してい
る。重力を補償するためにはモータの衝突以前に速度ア
ンプに保持されている積分値を用いること、または重力
パラメータ（リンク重量、重心位置）から導かれる関節
トルクを用いることにより、モータからアームの重量と
バランスが可能なトルクを発生することができる。
はサーボ主電源を同時にシャットダウンすることで危険
性を小さくすることができる。ところが、垂直多関節ロ
ボットなど重力方向に運動を行うアームを有するロボッ
トでは、サーボが切れた瞬間アームの重量が物体または
人体に作用することになり危険性が残ることになる。こ
れに対してブレーキを非作動な状態にした後、ロボット
制御部でアームの重力を補償することで危険性をさらに
低減することができる。図２は判断部でブレーキを作用
させた後サーボ部において重力を補償することによりア
ームの重量の作用をキャンセルする機能を付加してい
る。重力を補償するためにはモータの衝突以前に速度ア
ンプに保持されている積分値を用いること、または重力
パラメータ（リンク重量、重心位置）から導かれる関節
トルクを用いることにより、モータからアームの重量と
バランスが可能なトルクを発生することができる。
【０００７】物体との衝突や挟み込みはロボットアーム
のいずれの部分でもおこりうる。図では１自由度分の構
成を示しているが、実際は関節の自由度数分設けること
になる。以下でその働きを説明する。アームが運動し外
界の物体に衝突等を起こした場合、作用する力は外力推
定部で検出される。また速度は速度検出部１０１により
検出される。それら検出値をもとにブレーキ制御判断部
１０３の比較関数により危険な状態にあるかどうかが判
定される。危険な状態にあると判断されるとブレーキ制
御回路１０４によりブレーキを作動する。ブレーキが作
動するとブレーキ制御判断部１０３で速度の検出値が監
視され、モータがほぼ静止状態にあると判定された場合
にはブレーキの解放が行われる。さらに重力方向の運動
自由度を有するロボットではブレーキの解放後はロボッ
ト制御部１００において重力補償値がトルク指令として
サーボアンプに入力されロボットの各関節は外力で軽く
動く状態になる。なお、ロボットの関節は通常多自由度
あるため１つの自由度でブレーキ制御判断部が励起され
た場合、全軸のブレーキ制御回路が起動し、またブレー
キ解放制御部は全自由度の速度を判定し、その結果によ
りブレーキの解放が行われる。
のいずれの部分でもおこりうる。図では１自由度分の構
成を示しているが、実際は関節の自由度数分設けること
になる。以下でその働きを説明する。アームが運動し外
界の物体に衝突等を起こした場合、作用する力は外力推
定部で検出される。また速度は速度検出部１０１により
検出される。それら検出値をもとにブレーキ制御判断部
１０３の比較関数により危険な状態にあるかどうかが判
定される。危険な状態にあると判断されるとブレーキ制
御回路１０４によりブレーキを作動する。ブレーキが作
動するとブレーキ制御判断部１０３で速度の検出値が監
視され、モータがほぼ静止状態にあると判定された場合
にはブレーキの解放が行われる。さらに重力方向の運動
自由度を有するロボットではブレーキの解放後はロボッ
ト制御部１００において重力補償値がトルク指令として
サーボアンプに入力されロボットの各関節は外力で軽く
動く状態になる。なお、ロボットの関節は通常多自由度
あるため１つの自由度でブレーキ制御判断部が励起され
た場合、全軸のブレーキ制御回路が起動し、またブレー
キ解放制御部は全自由度の速度を判定し、その結果によ
りブレーキの解放が行われる。
【０００８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ロ
ボットの各関節を駆動するモータのトルクの検出値また
は推定値、および速度の値をもとに物体との衝突、挟み
込み等を検出しその値をもとにブレーキの入り切りを制
御することにより、安全な停止と復旧を行うことがで
き、ロボットの安全性を大幅に向上できる。
ボットの各関節を駆動するモータのトルクの検出値また
は推定値、および速度の値をもとに物体との衝突、挟み
込み等を検出しその値をもとにブレーキの入り切りを制
御することにより、安全な停止と復旧を行うことがで
き、ロボットの安全性を大幅に向上できる。
【図１】本発明の概念を示す図
【図２】本発明の具体的実施例を示す図
１００ ロボット制御部 １０１ 速度検出部 １０２ トルク検出部 １０３ ブレーキ制御判断部 １０４ ブレーキ制御回路 １０５ ロボット １０６ 重力補償演算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 洋一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内
Claims (3)
- 【請求項１】 ロボットの制御装置において、 関節部を駆動するモータのトルクの検出または推定手段
と、 前記トルクの検出値あるいは推定値とあらかじめ定めた
設定値とを比較してその比較結果をもとにモータのブレ
ーキの入切を判断する手段と、 前記ブレーキの入切を制御する手段と、を設けたことを
特徴とするロボットの制御装置。 - 【請求項２】 ロボットの制御装置において、 関節部の速度の検出手段とその検出値および速度設定値
とを比較してその比較結果をもとにブレーキの入切を判
断する手段と、 前記ブレーキの入切手段を制御する手段と、を設けたこ
とを特徴とするロボットの制御装置。 - 【請求項３】 トルクの制限手段と、緊急停止後にブレ
ーキの解放ならびに重力の補償を行う手段と、を設けた
ことを特徴とする請求項１または２記載のロボットの制
御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9339996A JPH09254079A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | ロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9339996A JPH09254079A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | ロボットの制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09254079A true JPH09254079A (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=14081231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9339996A Pending JPH09254079A (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | ロボットの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09254079A (ja) |
Cited By (20)
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-
1996
- 1996-03-22 JP JP9339996A patent/JPH09254079A/ja active Pending
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