JPH09309089A - 組立ロボットの手首機構 - Google Patents
組立ロボットの手首機構Info
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- JPH09309089A JPH09309089A JP12938996A JP12938996A JPH09309089A JP H09309089 A JPH09309089 A JP H09309089A JP 12938996 A JP12938996 A JP 12938996A JP 12938996 A JP12938996 A JP 12938996A JP H09309089 A JPH09309089 A JP H09309089A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、コンプライアンス機構に発生する
力を検出し、検出された力に基づいてフィードバック制
御を行うことで、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 シリンダ部材１５とロッド部材１６とか
らなり、１自由度の直動機構を構成するとともに、シリ
ンダ部材１５の端部が回転モータ１４の回転軸１４ａと
一体的に回動するよう連結され、ロッド部材１６の端部
が可動体１２に可動体１２対して回動自在に連結された
３組のリンク１３を有する手首機構において、回転モー
タ１４のトルクを検出するトルクセンサ２２を設け、検
出されたトルクに基づいてフィードバック制御を行うよ
うに構成する。
力を検出し、検出された力に基づいてフィードバック制
御を行うことで、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することを目的としてい
る。 【解決手段】 シリンダ部材１５とロッド部材１６とか
らなり、１自由度の直動機構を構成するとともに、シリ
ンダ部材１５の端部が回転モータ１４の回転軸１４ａと
一体的に回動するよう連結され、ロッド部材１６の端部
が可動体１２に可動体１２対して回動自在に連結された
３組のリンク１３を有する手首機構において、回転モー
タ１４のトルクを検出するトルクセンサ２２を設け、検
出されたトルクに基づいてフィードバック制御を行うよ
うに構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ロボットの手首機
構に係り、特に、組立部材間の位置ずれを吸収するコン
プライアンス機構を有するロボットの手首機構に関す
る。
構に係り、特に、組立部材間の位置ずれを吸収するコン
プライアンス機構を有するロボットの手首機構に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、ロボットによるはめ合い作業を円
滑に行うために、アームに対してハンドを変位自在に連
結し、組立部品間の中心軸線の位置ずれを吸収するコン
プライアンス機構を有する組立ロボットの手首機構が知
られている。この種のロボットの手首機構としては、例
えば特公平４−２０７５５号公報に記載されたものが報
告されている。この機構は、Ｘ方向制御用の互いに対向
する一対の平行板ばね２３Ａに、継鉄３０Ａ、コイルプ
レート３３Ａ、永久磁石３４Ａ、継鉄３１Ａを重ねたリ
ニアモータを設けるとともに、平行板ばね２３Ａに対し
て９０゜位相をずらしたＹ方向制御用の互いに対向する
一対の平行板ばね２３Ｂに、継鉄３０Ｂ、コイルプレー
ト３３Ｂ、永久磁石３４Ｂ、継鉄３１Ｂを重ねたリニア
モータを設け、平行ばね組体２を構成することで、組立
部品Ａを相手部品Ｂに挿入する際の挿入圧力に応じてＸ
方向およびＹ方向に変形するコンプライアンス機構の小
型化および軽量化を図っている。
滑に行うために、アームに対してハンドを変位自在に連
結し、組立部品間の中心軸線の位置ずれを吸収するコン
プライアンス機構を有する組立ロボットの手首機構が知
られている。この種のロボットの手首機構としては、例
えば特公平４−２０７５５号公報に記載されたものが報
告されている。この機構は、Ｘ方向制御用の互いに対向
する一対の平行板ばね２３Ａに、継鉄３０Ａ、コイルプ
レート３３Ａ、永久磁石３４Ａ、継鉄３１Ａを重ねたリ
ニアモータを設けるとともに、平行板ばね２３Ａに対し
て９０゜位相をずらしたＹ方向制御用の互いに対向する
一対の平行板ばね２３Ｂに、継鉄３０Ｂ、コイルプレー
ト３３Ｂ、永久磁石３４Ｂ、継鉄３１Ｂを重ねたリニア
モータを設け、平行ばね組体２を構成することで、組立
部品Ａを相手部品Ｂに挿入する際の挿入圧力に応じてＸ
方向およびＹ方向に変形するコンプライアンス機構の小
型化および軽量化を図っている。
【０００３】このように、従来のロボットの手首機構
は、一般に、Ｘ方向に変位可能なステージとＹ方向に移
動可能なステージとを積層ゴムやコイル等を用いて多段
に構成したコンプライアンス機構を採用しており、また
移動時のハンドのぶれを抑制するためにコンプライアン
スを可変としている。しかしながら、従来の手首機構に
あっては、Ｘ方向に変位可能なステージとＹ方向に変位
可能なステージとを多段に構成しているので、機構の厚
さ（ＸＹ平面に直交する方向）が大きくなってしまうと
ういった問題を残していた。
は、一般に、Ｘ方向に変位可能なステージとＹ方向に移
動可能なステージとを積層ゴムやコイル等を用いて多段
に構成したコンプライアンス機構を採用しており、また
移動時のハンドのぶれを抑制するためにコンプライアン
スを可変としている。しかしながら、従来の手首機構に
あっては、Ｘ方向に変位可能なステージとＹ方向に変位
可能なステージとを多段に構成しているので、機構の厚
さ（ＸＹ平面に直交する方向）が大きくなってしまうと
ういった問題を残していた。
【０００４】また、従来の手首機構にあっては、Ｘ−Ｙ
方向の挿入圧力に対しては、優れたコンプライアンス性
が得られたものの、ＸＹ平面に直交する方向を中心軸と
する回転方向（以下、θ方向ともいう）の位置ずれには
対応することができないといった問題を残していた。そ
こで、本願出願人は、上記問題を解決すべく、先に特願
平７−１９６３８６号公報記載の組立ロボットの手首機
構を提案した。この手首機構は、一端部がベース部材１
２に連結されるとともに、他端部が可動体１３に連結さ
れた２つの１自由度回転関節および１自由度の直動機構
を有する３組のリンク１２を設け、各リンク１２をサー
ボ制御が可能な回転モータ１４により駆動することで、
部品のはめ合い作業の際にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方
向に位置ずれが生じた場合、可動体１３の位置ずれ方向
に応じてリンク３２が伸縮ないし回転させて位置ずれを
吸収するようにしている。また、サーボ制御回路９内の
ＰＤゲイン回路２８のＰゲインおよびＤゲインを変化さ
せて可動体１３のコンプライアンス特性を変化させると
ともに、重力補償回路２９によって重力補償値をＰＤゲ
インに加算してロボットの姿勢に拘らずコンプライアン
ス特性を維持している。このため、より円滑な挿入作業
を行うことができるロボットの手首機構を提供してい
る。
方向の挿入圧力に対しては、優れたコンプライアンス性
が得られたものの、ＸＹ平面に直交する方向を中心軸と
する回転方向（以下、θ方向ともいう）の位置ずれには
対応することができないといった問題を残していた。そ
こで、本願出願人は、上記問題を解決すべく、先に特願
平７−１９６３８６号公報記載の組立ロボットの手首機
構を提案した。この手首機構は、一端部がベース部材１
２に連結されるとともに、他端部が可動体１３に連結さ
れた２つの１自由度回転関節および１自由度の直動機構
を有する３組のリンク１２を設け、各リンク１２をサー
ボ制御が可能な回転モータ１４により駆動することで、
部品のはめ合い作業の際にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方
向に位置ずれが生じた場合、可動体１３の位置ずれ方向
に応じてリンク３２が伸縮ないし回転させて位置ずれを
吸収するようにしている。また、サーボ制御回路９内の
ＰＤゲイン回路２８のＰゲインおよびＤゲインを変化さ
せて可動体１３のコンプライアンス特性を変化させると
ともに、重力補償回路２９によって重力補償値をＰＤゲ
インに加算してロボットの姿勢に拘らずコンプライアン
ス特性を維持している。このため、より円滑な挿入作業
を行うことができるロボットの手首機構を提供してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
願平７−１９６３８６号公報記載の組立ロボットの手首
機構にあっては、各リンク１２の関節毎にＰＤ制御を行
っているため、回転モータ１４とリンク１２との間に減
速機を介材させると、減速機の摩擦損失や粘性抵抗のた
め、正確なコンプライアンスの設定が困難となるといっ
た問題があった。
願平７−１９６３８６号公報記載の組立ロボットの手首
機構にあっては、各リンク１２の関節毎にＰＤ制御を行
っているため、回転モータ１４とリンク１２との間に減
速機を介材させると、減速機の摩擦損失や粘性抵抗のた
め、正確なコンプライアンスの設定が困難となるといっ
た問題があった。
【０００６】また、コンプライアンス機構はその変位に
応じたフィードバック制御を行っているので、例えば変
位に拘らず一定力に保持したり、コンプライアンス機構
に所定の力を超える力が加わったときに作業を停止す
る、あるいは組立作業の終了とみなすといった能動的な
制御には至らなかった。そこで、本発明は、コンプライ
アンス機構に発生する力を検出し、検出された力に基づ
いてフィードバック制御を行うことで、より柔軟な組立
作業を行うことができるロボットの手首機構を提供する
ことを目的としている。
応じたフィードバック制御を行っているので、例えば変
位に拘らず一定力に保持したり、コンプライアンス機構
に所定の力を超える力が加わったときに作業を停止す
る、あるいは組立作業の終了とみなすといった能動的な
制御には至らなかった。そこで、本発明は、コンプライ
アンス機構に発生する力を検出し、検出された力に基づ
いてフィードバック制御を行うことで、より柔軟な組立
作業を行うことができるロボットの手首機構を提供する
ことを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ロボットアームの先端部に
連結されたベース部材と、ロボットハンドを取付け可能
な可動部材と、前記ベース部材の一面側に回動可能に連
結された第１回動関節と前記可動部材の一面側に回動可
能に連結された第２回動関節と該第１および第２回動関
節間の距離を可変自在な直動機構とを有する少なくとも
３つ以上の複数のリンク手段と、前記リンク手段の第１
回動関節、第２回動関節および直動機構のうち何れか一
つを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータに制
御信号を出力する制御手段と、を備えたロボットの手首
機構において、前記アクチュエータの駆動力を検出する
検出手段を設け、前記制御手段が、該検出手段の検出信
号に基づいて前記アクチュエータのフィッドバック制御
を行うことを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、ロボットアームの先端部に
連結されたベース部材と、ロボットハンドを取付け可能
な可動部材と、前記ベース部材の一面側に回動可能に連
結された第１回動関節と前記可動部材の一面側に回動可
能に連結された第２回動関節と該第１および第２回動関
節間の距離を可変自在な直動機構とを有する少なくとも
３つ以上の複数のリンク手段と、前記リンク手段の第１
回動関節、第２回動関節および直動機構のうち何れか一
つを駆動するアクチュエータと、該アクチュエータに制
御信号を出力する制御手段と、を備えたロボットの手首
機構において、前記アクチュエータの駆動力を検出する
検出手段を設け、前記制御手段が、該検出手段の検出信
号に基づいて前記アクチュエータのフィッドバック制御
を行うことを特徴とする。
【０００８】請求項１記載の発明では、検出手段により
検出されたアクチュエータの駆動力に基づいて制御手段
によりアクチュエータのフィッドバック制御が行なわれ
る。このため、検出手段により検出されたアクチュエー
タの駆動力に基づいてコンプライアンス機構に発生する
力を観測し、アクチュエータのフィードバック制御を行
うことができるので、コンプライアンスを適度な値に設
定しつつ組立作業を行うことができる。このため、例え
ば、部品間に無理な力をかけることなく、かじりの発生
を防止したり、コンプライアンス機構に発生する力を一
定に保持したり、コンプライアンス機構に所定の力を超
える力が加わったときに作業を停止する、あるいは組立
作業の終了とみなすといった能動的な制御が可能とな
る。したがって、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することができる。
検出されたアクチュエータの駆動力に基づいて制御手段
によりアクチュエータのフィッドバック制御が行なわれ
る。このため、検出手段により検出されたアクチュエー
タの駆動力に基づいてコンプライアンス機構に発生する
力を観測し、アクチュエータのフィードバック制御を行
うことができるので、コンプライアンスを適度な値に設
定しつつ組立作業を行うことができる。このため、例え
ば、部品間に無理な力をかけることなく、かじりの発生
を防止したり、コンプライアンス機構に発生する力を一
定に保持したり、コンプライアンス機構に所定の力を超
える力が加わったときに作業を停止する、あるいは組立
作業の終了とみなすといった能動的な制御が可能とな
る。したがって、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することができる。
【０００９】請求項２記載の発明は、ロボットアームの
先端部に連結されたベース部材と、ロボットハンドを取
付け可能な可動部材と、前記ベース部材の一面側に回動
可能に連結された第１回動関節と、前記可動部材の一面
側に回動可能に連結された第２回動関節と、該第１およ
び第２回動関節間の距離を可変自在な直動機構とを有す
る少なくとも３つ以上の複数のリンク手段と、前記リン
ク手段の第１回動関節、第２回動関節および直動機構の
うち何れか一つを駆動するアクチュエータと、該アクチ
ュエータに制御信号を出力する制御手段と、を備えたロ
ボットの手首機構において、前記可動部材に、前記ロボ
ットハンドを介して該可動部材に作用する力を検出する
検出手段を設け、前記制御手段が、該検出手段の検出信
号に基づいて前記アクチュエータのフィッドバック制御
を行うことを特徴とする。
先端部に連結されたベース部材と、ロボットハンドを取
付け可能な可動部材と、前記ベース部材の一面側に回動
可能に連結された第１回動関節と、前記可動部材の一面
側に回動可能に連結された第２回動関節と、該第１およ
び第２回動関節間の距離を可変自在な直動機構とを有す
る少なくとも３つ以上の複数のリンク手段と、前記リン
ク手段の第１回動関節、第２回動関節および直動機構の
うち何れか一つを駆動するアクチュエータと、該アクチ
ュエータに制御信号を出力する制御手段と、を備えたロ
ボットの手首機構において、前記可動部材に、前記ロボ
ットハンドを介して該可動部材に作用する力を検出する
検出手段を設け、前記制御手段が、該検出手段の検出信
号に基づいて前記アクチュエータのフィッドバック制御
を行うことを特徴とする。
【００１０】請求項２記載の発明では、可動部材にロボ
ットハンドとリンク手段との間に作用する力を検出する
検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて制
御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御が行
なわれる。このため、検出手段によりコンプライアンス
機構に発生する力を観測し、アクチュエータのフィード
バック制御を行うことができるので、コンプライアンス
を適度な値に設定しつつ組立作業を行うことができる。
このため、例えば、部品間に無理な力をかけることな
く、かじりの発生を防止したり、コンプライアンス機構
に発生する力を一定に保持したり、コンプライアンス機
構に所定の力を超える力が加わったときに作業を停止す
る、あるいは組立作業の終了とみなすといった能動的な
制御が可能となる。したがって、より柔軟な組立作業を
行うことができるロボットの手首機構を提供することが
できる。
ットハンドとリンク手段との間に作用する力を検出する
検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて制
御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御が行
なわれる。このため、検出手段によりコンプライアンス
機構に発生する力を観測し、アクチュエータのフィード
バック制御を行うことができるので、コンプライアンス
を適度な値に設定しつつ組立作業を行うことができる。
このため、例えば、部品間に無理な力をかけることな
く、かじりの発生を防止したり、コンプライアンス機構
に発生する力を一定に保持したり、コンプライアンス機
構に所定の力を超える力が加わったときに作業を停止す
る、あるいは組立作業の終了とみなすといった能動的な
制御が可能となる。したがって、より柔軟な組立作業を
行うことができるロボットの手首機構を提供することが
できる。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の発明において、前記アクチュエータが、回転モー
タからなることを特徴とする。請求項３記載の発明で
は、アクチュエータを回転モータにより構成しているの
で、制御手段とともにフィードバック制御回路を有する
サーボ機構を容易に構成することができる。
記載の発明において、前記アクチュエータが、回転モー
タからなることを特徴とする。請求項３記載の発明で
は、アクチュエータを回転モータにより構成しているの
で、制御手段とともにフィードバック制御回路を有する
サーボ機構を容易に構成することができる。
【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記アクチュエータが、回転モータからな
り、前記検出手段が、前記回転モータのトルクを検出す
るトルクセンサからなることを特徴とする。請求項４記
載の発明では、アクチュエータを回転モータにより構成
し、そのトルクをトルクセンサにより検出するように構
成しているので、制御手段とともにフィードバック制御
回路を有するサーボ機構を容易に構成することができ
る。
明において、前記アクチュエータが、回転モータからな
り、前記検出手段が、前記回転モータのトルクを検出す
るトルクセンサからなることを特徴とする。請求項４記
載の発明では、アクチュエータを回転モータにより構成
し、そのトルクをトルクセンサにより検出するように構
成しているので、制御手段とともにフィードバック制御
回路を有するサーボ機構を容易に構成することができ
る。
【００１３】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記検出手段が、互いに直交するＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸方向のそれぞれの力お
よび残りの１軸を中心軸とする回転力を検出することを
特徴とする。請求項５記載の発明では、検出手段を、互
いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸
方向のそれぞれの力および残りの１軸を中心軸とする回
転力が検出されるように構成しているので、例えば部品
のはめ合い作業の際にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方向に
挿入圧力が生じた場合、可動体の位置ずれ方向の圧力に
応じてアクチュエータによりリンク手段を駆動して位置
ずれ方向の圧力を吸収することができる。このため、よ
り円滑な挿入作業を行うことができる。
明において、前記検出手段が、互いに直交するＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸方向のそれぞれの力お
よび残りの１軸を中心軸とする回転力を検出することを
特徴とする。請求項５記載の発明では、検出手段を、互
いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸
方向のそれぞれの力および残りの１軸を中心軸とする回
転力が検出されるように構成しているので、例えば部品
のはめ合い作業の際にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方向に
挿入圧力が生じた場合、可動体の位置ずれ方向の圧力に
応じてアクチュエータによりリンク手段を駆動して位置
ずれ方向の圧力を吸収することができる。このため、よ
り円滑な挿入作業を行うことができる。
【００１４】請求項６記載の発明は、請求項３または４
記載の発明において、前記回転モータの回転量を検出す
るエンコーダを設け、前記制御手段が、エンコーダによ
り検出された回転量に基づいて前記アクチュエータのフ
ィードバック制御を行うことを特徴とする。請求項６記
載の発明では、エンコーダにより検出された回転モータ
の回転量に基づいて制御手段によりアクチュエータのフ
ィードバック制御が行なわれる。このため、エンコーダ
により検出された回転モータの回転量に基づいてフィー
ドバック制御系を構成することができるので、リンク手
段の回動による可動部材の位置ずれ空間におけるコンプ
ライアンス効果を確実に生じさせることができる。
記載の発明において、前記回転モータの回転量を検出す
るエンコーダを設け、前記制御手段が、エンコーダによ
り検出された回転量に基づいて前記アクチュエータのフ
ィードバック制御を行うことを特徴とする。請求項６記
載の発明では、エンコーダにより検出された回転モータ
の回転量に基づいて制御手段によりアクチュエータのフ
ィードバック制御が行なわれる。このため、エンコーダ
により検出された回転モータの回転量に基づいてフィー
ドバック制御系を構成することができるので、リンク手
段の回動による可動部材の位置ずれ空間におけるコンプ
ライアンス効果を確実に生じさせることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１〜図５は本発明に係るロボッ
トの手首機構の好ましい実施の形態を示す図であり、図
１はその手首機構を適用したロボットの全体構成を示す
図である。図１に示すように、ロボット１は、胴体２、
アーム３、アーム４、アーム５、手首機構６、ハンド７
およびコントローラ８を備えている。
を参照して説明する。 （第１の実施の形態）図１〜図５は本発明に係るロボッ
トの手首機構の好ましい実施の形態を示す図であり、図
１はその手首機構を適用したロボットの全体構成を示す
図である。図１に示すように、ロボット１は、胴体２、
アーム３、アーム４、アーム５、手首機構６、ハンド７
およびコントローラ８を備えている。
【００１６】胴体２は設置面に固定された固定部２ａと
アーム３を水平方向に旋回する旋回部２ｂとからなって
いる。アーム３は回動軸３ａを支点として胴体２に対し
て垂直方向に回動するように設けられ、アーム３の先端
部にはアーム４が回転軸４ａを支点として垂直方向に回
動するように設けられ、アーム４の先端部にはアーム５
が回動軸５ａを支点として垂直方向に回動可能に設けら
れ、それぞれ回転関節を構成している。なお、アーム
３、アーム４およびアーム５のそれぞれ中心軸は略同一
の平面内を回動するようになっている。アーム５の先端
部には手首機構６を介してハンド７が設けられている。
アーム３を水平方向に旋回する旋回部２ｂとからなって
いる。アーム３は回動軸３ａを支点として胴体２に対し
て垂直方向に回動するように設けられ、アーム３の先端
部にはアーム４が回転軸４ａを支点として垂直方向に回
動するように設けられ、アーム４の先端部にはアーム５
が回動軸５ａを支点として垂直方向に回動可能に設けら
れ、それぞれ回転関節を構成している。なお、アーム
３、アーム４およびアーム５のそれぞれ中心軸は略同一
の平面内を回動するようになっている。アーム５の先端
部には手首機構６を介してハンド７が設けられている。
【００１７】図２〜図４に示すように、手首機構６は、
アーム５のフランジ状の先端部５ｂに複数のねじ１０に
より固定されたベース体１１と、ハンド７が取付けられ
た可動体１２と、ベース体１１の一面側に設けられ、一
端がベース体１１と連結され、他端が可動体１２と連結
された３組のリンク１３と、ベース体１１の他面側に設
けられ、各リンク１３をそれぞれ駆動する回転モータ１
４とを備えている。
アーム５のフランジ状の先端部５ｂに複数のねじ１０に
より固定されたベース体１１と、ハンド７が取付けられ
た可動体１２と、ベース体１１の一面側に設けられ、一
端がベース体１１と連結され、他端が可動体１２と連結
された３組のリンク１３と、ベース体１１の他面側に設
けられ、各リンク１３をそれぞれ駆動する回転モータ１
４とを備えている。
【００１８】リンク１３は、シリンダ部材１５とシリン
ダ部材１５に進退自在に嵌装されたロッド部材１６とか
らなり、１自由度の直動機構を構成する。また、シリン
ダ部材１５の端部は、回転モータ１４の回転軸１４ａと
一体的に連結された軸１７を中心に軸１７と一体的に回
動するよう連結され、１自由度の回転関節を構成してい
る。また、ロッド部材１６の端部は、可動体１２に設け
られた軸１８を中心に可動体１２対して回動自在に連結
され、１自由度の回転関節を構成している。
ダ部材１５に進退自在に嵌装されたロッド部材１６とか
らなり、１自由度の直動機構を構成する。また、シリン
ダ部材１５の端部は、回転モータ１４の回転軸１４ａと
一体的に連結された軸１７を中心に軸１７と一体的に回
動するよう連結され、１自由度の回転関節を構成してい
る。また、ロッド部材１６の端部は、可動体１２に設け
られた軸１８を中心に可動体１２対して回動自在に連結
され、１自由度の回転関節を構成している。
【００１９】回転モータ１４は、例えばサーボモータか
ら構成されており、回転モータ１４の回転量を検出する
ロータリエンコーダ１９とともに支持台２０を介してベ
ース体１１の他面側に固定されている。軸１７は回転モ
ータ１４の回転軸１４ａと連結されるとともに、ベース
体１１に挿設されたベアリング２１に軸支され、回転軸
１４ａと一体的に回動するようになっている。また、回
転軸１４ａには回転モータ１４のトルクを検出するトル
クセンサ２２が設けられ、検出されたトルクは後述する
サーボ制御回路９に出力される。トルクセンサ２２とし
ては、例えばストレーンゲージを用いたものが小型かつ
軽量で使用しやすいが、これに限るものではない。な
お、シリンダ部材１５の端部はスペーサ２３を介して軸
１７と嵌合され、ナット２４により規定されている。
ら構成されており、回転モータ１４の回転量を検出する
ロータリエンコーダ１９とともに支持台２０を介してベ
ース体１１の他面側に固定されている。軸１７は回転モ
ータ１４の回転軸１４ａと連結されるとともに、ベース
体１１に挿設されたベアリング２１に軸支され、回転軸
１４ａと一体的に回動するようになっている。また、回
転軸１４ａには回転モータ１４のトルクを検出するトル
クセンサ２２が設けられ、検出されたトルクは後述する
サーボ制御回路９に出力される。トルクセンサ２２とし
ては、例えばストレーンゲージを用いたものが小型かつ
軽量で使用しやすいが、これに限るものではない。な
お、シリンダ部材１５の端部はスペーサ２３を介して軸
１７と嵌合され、ナット２４により規定されている。
【００２０】各リンク１３は、図２および図４に示すよ
うに、初期状態において可動体１２の中心とベース体１
１の中心とＺ軸方向に一致するとともに、直動機構の進
退方向がベース体１１の中心に向かうように互いに等角
度で配設されている。図１に戻り、コントローラ８はロ
ボット１の各駆動部の制御を行うものであり、内部に手
首機構６のコンプライアンスを制御するサーボ制御回路
９を有している。図５に示すように、サーボ制御回路９
は、各トルクセンサ２２により検出されたそれぞれの回
転モータ１４のトルクＴ1、Ｔ2、Ｔ3をフィードバック
するトルク制御系を構成している。
うに、初期状態において可動体１２の中心とベース体１
１の中心とＺ軸方向に一致するとともに、直動機構の進
退方向がベース体１１の中心に向かうように互いに等角
度で配設されている。図１に戻り、コントローラ８はロ
ボット１の各駆動部の制御を行うものであり、内部に手
首機構６のコンプライアンスを制御するサーボ制御回路
９を有している。図５に示すように、サーボ制御回路９
は、各トルクセンサ２２により検出されたそれぞれの回
転モータ１４のトルクＴ1、Ｔ2、Ｔ3をフィードバック
するトルク制御系を構成している。
【００２１】また、サーボ制御回路９は、各エンコーダ
１９により検出された回転モータ１４の回転角度Δ
θ1、Δθ2、Δθ3に基づいて Ｔｒ＝ＫTΔθ ・・・（１） ただし、Ｔｒ＝［Ｔr1 Ｔr2 Ｔr3］t 、Δθ＝［Δθ1 Δθ2 Δθ3］t 、ＫT ：３行３列の対角行列 で表される目標値（トルク）Ｔｒを演算する目標値演算
回路３１を有しており、位置のフィードバック制御系を
構成している。
１９により検出された回転モータ１４の回転角度Δ
θ1、Δθ2、Δθ3に基づいて Ｔｒ＝ＫTΔθ ・・・（１） ただし、Ｔｒ＝［Ｔr1 Ｔr2 Ｔr3］t 、Δθ＝［Δθ1 Δθ2 Δθ3］t 、ＫT ：３行３列の対角行列 で表される目標値（トルク）Ｔｒを演算する目標値演算
回路３１を有しており、位置のフィードバック制御系を
構成している。
【００２２】ＫTは以下のようにして求められる。ここ
で、図４に示すように、初期状態におけるベース体１１
の中心を原点とし、可動体１２が位置ずれを発生する互
いに直交するＸ軸およびＹ軸方向からなるＸＹ空間にお
いて、可動体１２のＸ軸方向の変位をΔｘ、Ｙ軸方向の
変位をΔｙ、可動体１２の回転角度をΔθ0で表し、可
動体１２に作用する力のＸ軸成分をｆｘ、Ｙ軸成分をｆ
ｙ、可動体１２に作用するモーメントをＭで表すとする
と、Δθ＝Ｊー1ΔＸ ・・・（２） Ｔｒ＝ＪtＦ ・・・（３） ただし、Ｊ：ヤコビアン行列 、ΔＸ＝［Δｘ Δｙ Δθ0］t 、Ｆ＝［ｆｘ ｆｙ Ｍ］t という関係が成り立つことが知られている。なお、ヤコ
ビアン行列は３つのリンクからなる手首機構幾何学的性
質を表す。そして、式（１）〜（３）から Ｆ＝（Ｊt）ー1ＫTＪー1ΔＸ ・・・（４） が成り立つ。ここで、 Ｆ＝ＫFΔＸ ・・・（５） ただし、ＫF：３行３列の対角行列と定義すると、式
（４）および（５）により、 ＫT＝ＪtＫFＪ ・・・（６） となり、ＸＹ空間におけるコンプライアンス効果をもた
せることができる。
で、図４に示すように、初期状態におけるベース体１１
の中心を原点とし、可動体１２が位置ずれを発生する互
いに直交するＸ軸およびＹ軸方向からなるＸＹ空間にお
いて、可動体１２のＸ軸方向の変位をΔｘ、Ｙ軸方向の
変位をΔｙ、可動体１２の回転角度をΔθ0で表し、可
動体１２に作用する力のＸ軸成分をｆｘ、Ｙ軸成分をｆ
ｙ、可動体１２に作用するモーメントをＭで表すとする
と、Δθ＝Ｊー1ΔＸ ・・・（２） Ｔｒ＝ＪtＦ ・・・（３） ただし、Ｊ：ヤコビアン行列 、ΔＸ＝［Δｘ Δｙ Δθ0］t 、Ｆ＝［ｆｘ ｆｙ Ｍ］t という関係が成り立つことが知られている。なお、ヤコ
ビアン行列は３つのリンクからなる手首機構幾何学的性
質を表す。そして、式（１）〜（３）から Ｆ＝（Ｊt）ー1ＫTＪー1ΔＸ ・・・（４） が成り立つ。ここで、 Ｆ＝ＫFΔＸ ・・・（５） ただし、ＫF：３行３列の対角行列と定義すると、式
（４）および（５）により、 ＫT＝ＪtＫFＪ ・・・（６） となり、ＸＹ空間におけるコンプライアンス効果をもた
せることができる。
【００２３】また、３２は目標値Ｔｒとトルクセンサ２
２により検出されたトルクＴとを加減算して誤差ΔＴ＝
Ｔｒ−Ｔを演算する演算回路であり、３３はこの演算回
路３２の演算結果に応じて比例−積分制御（ＰＩ制御）
を行うＰＩゲイン回路である。Ｐゲインは演算回路３２
で得られた誤差ΔＴのフィードバックを行い、Ｉゲイン
はΔＴの定常偏差を低減するものである。回転モータ１
４はこのＰＩゲイン回路３３の出力を制御信号として駆
動され、手首機構６が作動されるようになっている。
２により検出されたトルクＴとを加減算して誤差ΔＴ＝
Ｔｒ−Ｔを演算する演算回路であり、３３はこの演算回
路３２の演算結果に応じて比例−積分制御（ＰＩ制御）
を行うＰＩゲイン回路である。Ｐゲインは演算回路３２
で得られた誤差ΔＴのフィードバックを行い、Ｉゲイン
はΔＴの定常偏差を低減するものである。回転モータ１
４はこのＰＩゲイン回路３３の出力を制御信号として駆
動され、手首機構６が作動されるようになっている。
【００２４】次に、作用を説明する。本ロボットの手首
機構の動作を２つの部品間の挿入作業を例に説明する。
初期状態では、各リンク１３は、ハンド７が一方の部品
を保持した状態で可動体１２の中心とベース体１１の中
心とがＺ軸方向に一致するとともに、直動機構の進退方
向がベース体１１の中心に向かうように互いに等角度に
配設されている。このとき、Δθ1＝Δθ2＝Δθ3＝０
である。
機構の動作を２つの部品間の挿入作業を例に説明する。
初期状態では、各リンク１３は、ハンド７が一方の部品
を保持した状態で可動体１２の中心とベース体１１の中
心とがＺ軸方向に一致するとともに、直動機構の進退方
向がベース体１１の中心に向かうように互いに等角度に
配設されている。このとき、Δθ1＝Δθ2＝Δθ3＝０
である。
【００２５】挿入作業の際には、トルクセンサ２２によ
り各回転モータのトルクＴ1、Ｔ2、Ｔ3が検出されると
ともに、エンコーダ１９により各回転モータ１４の回転
角度Δθ1、Δθ2、Δθ3が検出され、目標値演算回路
３１により上記式（１）に基づいて目標値Ｔｒが演算さ
れ、演算回路３２により誤差ΔＴが演算され、ＰＩゲイ
ン回路３３によりＰＩ制御が行われて回転モータ１４が
作動される。これら各回転モータ１４の作動により、そ
れぞれのリンク１３が軸１７を中心に回動するととも
に、ロッド部材１６がシリンダ部材１５に進退し、可動
体１２が位置ずれ方向に変位して、コンプライアンスを
発生する。
り各回転モータのトルクＴ1、Ｔ2、Ｔ3が検出されると
ともに、エンコーダ１９により各回転モータ１４の回転
角度Δθ1、Δθ2、Δθ3が検出され、目標値演算回路
３１により上記式（１）に基づいて目標値Ｔｒが演算さ
れ、演算回路３２により誤差ΔＴが演算され、ＰＩゲイ
ン回路３３によりＰＩ制御が行われて回転モータ１４が
作動される。これら各回転モータ１４の作動により、そ
れぞれのリンク１３が軸１７を中心に回動するととも
に、ロッド部材１６がシリンダ部材１５に進退し、可動
体１２が位置ずれ方向に変位して、コンプライアンスを
発生する。
【００２６】従来の技術の欄で説明した特願平７−１９
６３８６号公報記載の組立ロボットの手首機構にあって
は、各リンク１２の関節毎にＰＤ制御を行っているた
め、モータの電圧−トルク特性等のモデルにより間接的
に制御するようになっており、例えば減速機の摩擦等を
モデルに取り込まない限りその影響を排除することがで
きず、正確なコンプライアンスの設定を困難なものとし
ていた。
６３８６号公報記載の組立ロボットの手首機構にあって
は、各リンク１２の関節毎にＰＤ制御を行っているた
め、モータの電圧−トルク特性等のモデルにより間接的
に制御するようになっており、例えば減速機の摩擦等を
モデルに取り込まない限りその影響を排除することがで
きず、正確なコンプライアンスの設定を困難なものとし
ていた。
【００２７】これに対して、本実施の形態のロボットの
手首機構においては、モータのトルクをフィードバック
することにより、上記の影響を外乱として捉え、フィー
ドバック制御系の外乱抑制動作によりその影響を抑制す
ることができる。したがって、正確なコンプライアンス
の設定が容易となる。このように、本実施の形態では、
トルクセンサ２２により検出された回転モータ１４の駆
動力に基づいてサーボ制御回路９により回転モータ１４
のフィッドバック制御が行なわれる。このため、トルク
センサ２２により検出された回転モータ１４の駆動力に
基づいてコンプライアンス機構に発生する力を観測し、
回転モータ１４のフィードバック制御を行うことができ
るので、コンプライアンスを適度な値に設定しつつ組立
作業を行うことができる。このため、例えば、部品間に
無理な力をかけることなく、かじりの発生を防止した
り、コンプライアンス機構に発生する力を一定に保持し
たり、コンプライアンス機構に所定の力を超える力が加
わったときに作業を停止する、あるいは組立作業の終了
とみなすといった能動的な制御が可能となる。したがっ
て、より柔軟な組立作業を行うことができるロボットの
手首機構を提供することができる。
手首機構においては、モータのトルクをフィードバック
することにより、上記の影響を外乱として捉え、フィー
ドバック制御系の外乱抑制動作によりその影響を抑制す
ることができる。したがって、正確なコンプライアンス
の設定が容易となる。このように、本実施の形態では、
トルクセンサ２２により検出された回転モータ１４の駆
動力に基づいてサーボ制御回路９により回転モータ１４
のフィッドバック制御が行なわれる。このため、トルク
センサ２２により検出された回転モータ１４の駆動力に
基づいてコンプライアンス機構に発生する力を観測し、
回転モータ１４のフィードバック制御を行うことができ
るので、コンプライアンスを適度な値に設定しつつ組立
作業を行うことができる。このため、例えば、部品間に
無理な力をかけることなく、かじりの発生を防止した
り、コンプライアンス機構に発生する力を一定に保持し
たり、コンプライアンス機構に所定の力を超える力が加
わったときに作業を停止する、あるいは組立作業の終了
とみなすといった能動的な制御が可能となる。したがっ
て、より柔軟な組立作業を行うことができるロボットの
手首機構を提供することができる。
【００２８】また、アクチュエータを回転モータ１４に
より構成し、そのトルクをトルクセンサ２２により検出
するように構成しているので、サーボ制御回路９ととも
にフィードバック制御回路を有するサーボ機構を容易に
構成することができる。さらに、エンコーダ１９により
検出された回転モータ１４の回転量に基づいてサーボ制
御回路９によりアクチュエータのフィードバック制御が
行なわれる。このため、エンコーダ１９により検出され
た回転モータ１４の回転量に基づいてフィードバック制
御系を構成することができるので、リンク１３の回動に
よる可動部材の位置ずれ空間（ＸＹ空間）におけるコン
プライアンス効果を確実に生じさせることができる。
より構成し、そのトルクをトルクセンサ２２により検出
するように構成しているので、サーボ制御回路９ととも
にフィードバック制御回路を有するサーボ機構を容易に
構成することができる。さらに、エンコーダ１９により
検出された回転モータ１４の回転量に基づいてサーボ制
御回路９によりアクチュエータのフィードバック制御が
行なわれる。このため、エンコーダ１９により検出され
た回転モータ１４の回転量に基づいてフィードバック制
御系を構成することができるので、リンク１３の回動に
よる可動部材の位置ずれ空間（ＸＹ空間）におけるコン
プライアンス効果を確実に生じさせることができる。
【００２９】（第２の実施の形態）図６〜図７は本発明
に係るロボットの手首機構の好ましい実施の形態を示す
図であり、図６はその手首機構を示す図である。なお、
図２〜図４に示された手首機構と同様の構成には同一符
号を付してその説明を省略する。図６に示すように、手
首機構は可動体４０をリンク１３のロッド部材が連結さ
れた板状体３０ａとハンド７が取付けられた３０ｂとか
ら構成し、板状体１２ａと板状体１２ｂとの間に力セン
サ３１を介装したものである。
に係るロボットの手首機構の好ましい実施の形態を示す
図であり、図６はその手首機構を示す図である。なお、
図２〜図４に示された手首機構と同様の構成には同一符
号を付してその説明を省略する。図６に示すように、手
首機構は可動体４０をリンク１３のロッド部材が連結さ
れた板状体３０ａとハンド７が取付けられた３０ｂとか
ら構成し、板状体１２ａと板状体１２ｂとの間に力セン
サ３１を介装したものである。
【００３０】力センサ３１は、内部にストレーンゲージ
を有しており、互いに略直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸
のそれぞれの軸方向に作用する力および各軸方向を中心
軸とするモーメントを検出するものである。力センサ３
１はこれら６成分のうち３成分が利用され、図６に示さ
れたＸ軸およびＹ軸方向のそれぞれの軸方向に作用する
力ｆｘ、ｆｙおよびθ方向のモーメントＭを検出するよ
うに設けられている。
を有しており、互いに略直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸
のそれぞれの軸方向に作用する力および各軸方向を中心
軸とするモーメントを検出するものである。力センサ３
１はこれら６成分のうち３成分が利用され、図６に示さ
れたＸ軸およびＹ軸方向のそれぞれの軸方向に作用する
力ｆｘ、ｆｙおよびθ方向のモーメントＭを検出するよ
うに設けられている。
【００３１】すなわち、力センサ３１はトルクセンサ２
２の代わりに設けられているが、この場合、前述の変換
式（６）を用いることなく可動体４０に作用する力を観
測することができるので、力の制御が容易となってい
る。なお、３２はカップリングであり、回転モータ１４
の回転軸１４ａと一体的に連結している。図７は回転モ
ータ１４の動作を制御するサーボ制御回路の構成を示す
図である。図７に示すように、サーボ制御回路は力セン
サ２２により検出されたｆｘ、ｆｙ、Ｍをフィードバッ
クする制御系を構成している。
２の代わりに設けられているが、この場合、前述の変換
式（６）を用いることなく可動体４０に作用する力を観
測することができるので、力の制御が容易となってい
る。なお、３２はカップリングであり、回転モータ１４
の回転軸１４ａと一体的に連結している。図７は回転モ
ータ１４の動作を制御するサーボ制御回路の構成を示す
図である。図７に示すように、サーボ制御回路は力セン
サ２２により検出されたｆｘ、ｆｙ、Ｍをフィードバッ
クする制御系を構成している。
【００３２】また、サーボ制御回路は各エンコーダ１９
により検出された回転モータ１４の回転角度Δθ1、Δ
θ2、Δθ3に基づいて Ｆｒ＝ＫFΔＸ ・・・（７） ただし、ΔＸ＝ＪΔθで表される目標値Ｆｒを演算する
目標値演算回路５１、５２を有しており、フィードバッ
ク制御系を構成している。目標値演算回路５２は、回転
モータ１４の回転角度 Δθ＝［Δθ1 Δθ2 Δθ3］t に基づいて ΔＸ＝［Δｘ Δｙ Δθ0］t を演算する回路であり、目標値演算回路５１は式（７）
を実行する回路である。演算回路５１はゲインＫFを所
望のコンプライアンスに設定することで目標値 Ｆｒ＝［ｆｘr ｆｙr Ｍr］t を演算する回路である。
により検出された回転モータ１４の回転角度Δθ1、Δ
θ2、Δθ3に基づいて Ｆｒ＝ＫFΔＸ ・・・（７） ただし、ΔＸ＝ＪΔθで表される目標値Ｆｒを演算する
目標値演算回路５１、５２を有しており、フィードバッ
ク制御系を構成している。目標値演算回路５２は、回転
モータ１４の回転角度 Δθ＝［Δθ1 Δθ2 Δθ3］t に基づいて ΔＸ＝［Δｘ Δｙ Δθ0］t を演算する回路であり、目標値演算回路５１は式（７）
を実行する回路である。演算回路５１はゲインＫFを所
望のコンプライアンスに設定することで目標値 Ｆｒ＝［ｆｘr ｆｙr Ｍr］t を演算する回路である。
【００３３】また、５３は目標値Ｆｒと力センサ４１に
より検出された力Ｆとを加減算してΔＦ＝Ｆｒ−Ｆを演
算する演算回路であり、５４はＪtΔＦを演算する回路
であり、５５はこの演算結果に応じて比例−積分制御
（ＰＩ制御）を行うＰＩゲイン回路である。回転モータ
１４はこのＰＩゲイン回路５５の出力を制御信号として
駆動され、手首機構６が作動されるようになっている。
より検出された力Ｆとを加減算してΔＦ＝Ｆｒ−Ｆを演
算する演算回路であり、５４はＪtΔＦを演算する回路
であり、５５はこの演算結果に応じて比例−積分制御
（ＰＩ制御）を行うＰＩゲイン回路である。回転モータ
１４はこのＰＩゲイン回路５５の出力を制御信号として
駆動され、手首機構６が作動されるようになっている。
【００３４】次に、作用を説明する。本ロボットの手首
機構においても、第１の実施の形態の手首機構と同様、
２つの部品間の挿入作業の際に、力センサ４１によりハ
ンド７を介して可動体４０に作用する力ｆｘ、ｆｙ、Ｍ
が検出されるとともに、エンコーダ１９により各回転モ
ータ１４の回転角度Δθ1、Δθ2、Δθ3が検出され、
目標値演算回路５２、５１により上記式（７）に基づい
て目標値Ｆｒが演算され、演算回路５３により誤差ΔＦ
が演算され、Ｊt回路５４、ＰＩゲイン回路５５により
ＰＩ制御が行われて回転モータ１４が作動される。これ
ら各回転モータ１４の作動により、それぞれのリンク１
３が軸１７を中心に回動するとともに、ロッド部材１６
がシリンダ部材１５に進退し、可動体４０が位置ずれ方
向に変位して、コンプライアンスを発生する。
機構においても、第１の実施の形態の手首機構と同様、
２つの部品間の挿入作業の際に、力センサ４１によりハ
ンド７を介して可動体４０に作用する力ｆｘ、ｆｙ、Ｍ
が検出されるとともに、エンコーダ１９により各回転モ
ータ１４の回転角度Δθ1、Δθ2、Δθ3が検出され、
目標値演算回路５２、５１により上記式（７）に基づい
て目標値Ｆｒが演算され、演算回路５３により誤差ΔＦ
が演算され、Ｊt回路５４、ＰＩゲイン回路５５により
ＰＩ制御が行われて回転モータ１４が作動される。これ
ら各回転モータ１４の作動により、それぞれのリンク１
３が軸１７を中心に回動するとともに、ロッド部材１６
がシリンダ部材１５に進退し、可動体４０が位置ずれ方
向に変位して、コンプライアンスを発生する。
【００３５】このように、本実施の形態では、可動体４
０にハンド７を介してリンク１３に作用する力を検出す
る力センサ４１を設け、この力センサ４１の検出信号に
基づいてサーボ制御回路により回転モータ１４のフィッ
ドバック制御が行なわれる。このため、力センサにより
コンプライアンス機構に発生する力が直接検出され、回
転モータ１４のフィードバック制御が行われるので、コ
ンプライアンスを適度な値に設定しつつ組立作業を行う
ことができる。このため、例えば、部品間に無理な力を
かけることなく、かじりの発生を防止したり、コンプラ
イアンス機構に発生する力を一定に保持したり、コンプ
ライアンス機構に所定の力を超える力が加わったときに
作業を停止する、あるいは組立作業の終了とみなすとい
った能動的な制御が可能となる。したがって、より柔軟
な組立作業を行うことができるロボットの手首機構を提
供することができる。
０にハンド７を介してリンク１３に作用する力を検出す
る力センサ４１を設け、この力センサ４１の検出信号に
基づいてサーボ制御回路により回転モータ１４のフィッ
ドバック制御が行なわれる。このため、力センサにより
コンプライアンス機構に発生する力が直接検出され、回
転モータ１４のフィードバック制御が行われるので、コ
ンプライアンスを適度な値に設定しつつ組立作業を行う
ことができる。このため、例えば、部品間に無理な力を
かけることなく、かじりの発生を防止したり、コンプラ
イアンス機構に発生する力を一定に保持したり、コンプ
ライアンス機構に所定の力を超える力が加わったときに
作業を停止する、あるいは組立作業の終了とみなすとい
った能動的な制御が可能となる。したがって、より柔軟
な組立作業を行うことができるロボットの手首機構を提
供することができる。
【００３６】また、アクチュエータを回転モータ１４に
より構成しているので、サーボ制御回路とともにフィー
ドバック制御回路を有するサーボ機構を容易に構成する
ことができる。また、力センサ４１を、互いに直交する
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸方向のそれぞ
れの力および残りの１軸を中心軸とする回転力が検出さ
れるように構成しているので、部品のはめ合い作業の際
にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方向に挿入圧力が生じた場
合、可動体４０の位置ずれ方向の圧力に応じて回転モ−
タ１４によりリンク１３を駆動して位置ずれ方向の圧力
を吸収することができる。このため、より円滑な挿入作
業を行うことができる。
より構成しているので、サーボ制御回路とともにフィー
ドバック制御回路を有するサーボ機構を容易に構成する
ことができる。また、力センサ４１を、互いに直交する
Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸方向のそれぞ
れの力および残りの１軸を中心軸とする回転力が検出さ
れるように構成しているので、部品のはめ合い作業の際
にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方向に挿入圧力が生じた場
合、可動体４０の位置ずれ方向の圧力に応じて回転モ−
タ１４によりリンク１３を駆動して位置ずれ方向の圧力
を吸収することができる。このため、より円滑な挿入作
業を行うことができる。
【００３７】さらに、エンコーダ１９により検出された
回転モータ１４の回転量に基づいて制御手段により回転
モータ１４のフィードバック制御が行なわれる。このた
め、エンコーダ１９により検出された回転モータ１４の
回転量に基づいてフィードバック制御系を構成すること
ができるので、リンク１３の回動による可動部材の位置
ずれ空間（ＸＹ空間）におけるコンプライアンス効果を
確実に生じさせることができる。
回転モータ１４の回転量に基づいて制御手段により回転
モータ１４のフィードバック制御が行なわれる。このた
め、エンコーダ１９により検出された回転モータ１４の
回転量に基づいてフィードバック制御系を構成すること
ができるので、リンク１３の回動による可動部材の位置
ずれ空間（ＸＹ空間）におけるコンプライアンス効果を
確実に生じさせることができる。
【００３８】なお、本実施の形態では、力センサ４１の
検出信号とエンコーダ１９の検出信号とをそれぞれフィ
ードバックするようにサーボ制御回路を構成している
が、例えば図８に示すように、力センサ４１の検出信号
のみをフィードバックすることもできる。この場合、Ｘ
Ｙ空間におけるコンプライアンス効果を発生させること
ができない。図８に示された制御系はハンド７を介して
可動体４０に作用する力Ｆを目標値Ｆｒに一致させるも
のであり、例えばグラインダ作業のように一定の力でワ
ーク表面をなぞるような作業に好適である。なお、エン
コーダ１９による位置のフィードバックを行うか否かは
ロボットの作業内容に応じて、例えばソフト的な切換手
段で容易に切り換えることができることは勿論である。
検出信号とエンコーダ１９の検出信号とをそれぞれフィ
ードバックするようにサーボ制御回路を構成している
が、例えば図８に示すように、力センサ４１の検出信号
のみをフィードバックすることもできる。この場合、Ｘ
Ｙ空間におけるコンプライアンス効果を発生させること
ができない。図８に示された制御系はハンド７を介して
可動体４０に作用する力Ｆを目標値Ｆｒに一致させるも
のであり、例えばグラインダ作業のように一定の力でワ
ーク表面をなぞるような作業に好適である。なお、エン
コーダ１９による位置のフィードバックを行うか否かは
ロボットの作業内容に応じて、例えばソフト的な切換手
段で容易に切り換えることができることは勿論である。
【００３９】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、検出手段
により検出されたアクチュエータの駆動力に基づいて制
御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御を行
う。このため、検出手段により検出されたアクチュエー
タの駆動力に基づいてコンプライアンス機構に発生する
力を観測し、アクチュエータのフィードバック制御を行
うことができるので、コンプライアンスを適度な値に設
定しつつ組立作業を行うことができる。このため、例え
ば、部品間に無理な力をかけることなく、かじりの発生
を防止したり、コンプライアンス機構に発生する力を一
定に保持したり、コンプライアンス機構に所定の力を超
える力が加わったときに作業を停止する、あるいは組立
作業の終了とみなすといった能動的な制御が可能とな
る。したがって、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することができる。
により検出されたアクチュエータの駆動力に基づいて制
御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御を行
う。このため、検出手段により検出されたアクチュエー
タの駆動力に基づいてコンプライアンス機構に発生する
力を観測し、アクチュエータのフィードバック制御を行
うことができるので、コンプライアンスを適度な値に設
定しつつ組立作業を行うことができる。このため、例え
ば、部品間に無理な力をかけることなく、かじりの発生
を防止したり、コンプライアンス機構に発生する力を一
定に保持したり、コンプライアンス機構に所定の力を超
える力が加わったときに作業を停止する、あるいは組立
作業の終了とみなすといった能動的な制御が可能とな
る。したがって、より柔軟な組立作業を行うことができ
るロボットの手首機構を提供することができる。
【００４０】請求項２記載の発明によれば、可動部材に
ロボットハンドを介して可動部材に作用する力を検出す
る検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて
制御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御を
行う。このため、検出手段によりコンプライアンス機構
に発生する力を観測し、アクチュエータのフィードバッ
ク制御を行うことができるので、コンプライアンスを適
度な値に設定しつつ組立作業を行うことができる。この
ため、例えば、部品間に無理な力をかけることなく、か
じりの発生を防止したり、コンプライアンス機構に発生
する力を一定に保持したり、コンプライアンス機構に所
定の力を超える力が加わったときに作業を停止する、あ
るいは組立作業の終了とみなすといった能動的な制御が
可能となる。したがって、より柔軟な組立作業を行うこ
とができるロボットの手首機構を提供することができ
る。
ロボットハンドを介して可動部材に作用する力を検出す
る検出手段を設け、この検出手段の検出信号に基づいて
制御手段によりアクチュエータのフィッドバック制御を
行う。このため、検出手段によりコンプライアンス機構
に発生する力を観測し、アクチュエータのフィードバッ
ク制御を行うことができるので、コンプライアンスを適
度な値に設定しつつ組立作業を行うことができる。この
ため、例えば、部品間に無理な力をかけることなく、か
じりの発生を防止したり、コンプライアンス機構に発生
する力を一定に保持したり、コンプライアンス機構に所
定の力を超える力が加わったときに作業を停止する、あ
るいは組立作業の終了とみなすといった能動的な制御が
可能となる。したがって、より柔軟な組立作業を行うこ
とができるロボットの手首機構を提供することができ
る。
【００４１】請求項３記載の発明によれば、アクチュエ
ータを回転モータにより構成しているので、制御手段と
ともにフィードバック制御回路を有するサーボ機構を容
易に構成することができる。請求項４記載の発明によれ
ば、アクチュエータを回転モータにより構成し、そのト
ルクをトルクセンサにより検出するように構成している
ので、制御手段とともにフィードバック制御回路を有す
るサーボ機構を容易に構成することができる。
ータを回転モータにより構成しているので、制御手段と
ともにフィードバック制御回路を有するサーボ機構を容
易に構成することができる。請求項４記載の発明によれ
ば、アクチュエータを回転モータにより構成し、そのト
ルクをトルクセンサにより検出するように構成している
ので、制御手段とともにフィードバック制御回路を有す
るサーボ機構を容易に構成することができる。
【００４２】請求項５記載の発明によれば、検出手段
を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくと
も２軸方向のそれぞれの力および残りの１軸を中心軸と
する回転力が検出されるように構成しているので、部品
のはめ合い作業の際にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方向に
挿入圧力が生じた場合、可動体の位置ずれ方向の圧力に
応じてアクチュエータによりリンク手段を駆動して位置
ずれ方向の圧力を吸収することができる。このため、よ
り円滑な挿入作業を行うことができる。
を、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくと
も２軸方向のそれぞれの力および残りの１軸を中心軸と
する回転力が検出されるように構成しているので、部品
のはめ合い作業の際にＸ方向、Ｙ方向あるいはθ方向に
挿入圧力が生じた場合、可動体の位置ずれ方向の圧力に
応じてアクチュエータによりリンク手段を駆動して位置
ずれ方向の圧力を吸収することができる。このため、よ
り円滑な挿入作業を行うことができる。
【００４３】請求項６記載の発明によれば、エンコーダ
により検出された回転モータの回転量に基づいて制御手
段によりアクチュエータのフィードバック制御を行う。
このため、エンコーダにより検出された回転モータの回
転量に基づいてフィードバック制御系を構成することが
できるので、リンク手段の回動による可動部材の位置ず
れ空間におけるコンプライアンス効果を確実に生じさせ
ることができる。
により検出された回転モータの回転量に基づいて制御手
段によりアクチュエータのフィードバック制御を行う。
このため、エンコーダにより検出された回転モータの回
転量に基づいてフィードバック制御系を構成することが
できるので、リンク手段の回動による可動部材の位置ず
れ空間におけるコンプライアンス効果を確実に生じさせ
ることができる。
【図１】本発明に係る手首機構を適用したロボットの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態のロボットの手
首機構を示す正面図である。
首機構を示す正面図である。
【図３】図２に示された手首機構を下から見た底面図で
ある。
ある。
【図４】図２に示された手首機構の要部を示す拡大図で
ある。
ある。
【図５】図１に示されたコントローラ８内のサーボ制御
回路の構成を示すブロック図である。
回路の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る第２の実施の形態のロボットの手
首機構を示す正面図である。
首機構を示す正面図である。
【図７】図６に示された手首機構のコントローラ内のサ
ーボ制御回路の構成を示すブロック図である。
ーボ制御回路の構成を示すブロック図である。
【図８】図７にに示されたサーボ制御回路の変形例であ
り、力センサの検出信号のみをフィードバックした制御
回路の構成を示すブロック図である。
り、力センサの検出信号のみをフィードバックした制御
回路の構成を示すブロック図である。
１ ロボット ２ 胴体 ３、４、５ アーム ６ 手首機構 ７ ハンド ８ コントローラ ９ サーボ制御回路（制御手段） １１ ベース体（ベース部材） １２ 可動体（可動部材） １３ リンク（リンク手段） １４ 回転モータ １４ａ 回転軸 １５ シリンダ部材 １６ ロッド部材 １７、１８ 軸 １９ ロータリエンコーダ ２０ 支持台 ２１ ベアリング ２２ トルクセンサ（検出手段） ３１、５１、５２ 目標値演算回路 ３２、５３、５４ 演算回路 ３３、５５ ＰＩゲイン回路 ４０ 可動体 ４１ 力センサ（検出手段） ４２ カップリング
Claims (6)
- 【請求項１】ロボットアームの先端部に連結されたベー
ス部材と、 ロボットハンドを取付け可能な可動部材と、 前記ベース部材の一面側に回動可能に連結された第１回
動関節と、前記可動部材の一面側に回動可能に連結され
た第２回動関節と、該第１および第２回動関節間の距離
を可変自在な直動機構とを有する少なくとも３つ以上の
複数のリンク手段と、 前記リンク手段の第１回動関節、第２回動関節および直
動機構のうち何れか一つを駆動するアクチュエータと、 該アクチュエータに制御信号を出力する制御手段と、を
備えたロボットの手首機構において、 前記アクチュエータの駆動力を検出する検出手段を設
け、 前記制御手段が、該検出手段の検出信号に基づいて前記
アクチュエータのフィッドバック制御を行うことを特徴
とするロボットの手首機構。 - 【請求項２】ロボットアームの先端部に連結されたベー
ス部材と、 ロボットハンドを取付け可能な可動部材と、 前記ベース部材の一面側に回動可能に連結された第１回
動関節と、前記可動部材の一面側に回動可能に連結され
た第２回動関節と、該第１および第２回動関節間の距離
を可変自在な直動機構とを有する少なくとも３つ以上の
複数のリンク手段と、 前記リンク手段の第１回動関節、第２回動関節および直
動機構のうち何れか一つを駆動するアクチュエータと、 該アクチュエータに制御信号を出力する制御手段と、を
備えたロボットの手首機構において、 前記可動部材に、前記ロボットハンドを介して該可動部
材に作用する力を検出する検出手段を設け、 前記制御手段が、該検出手段の検出信号に基づいて前記
アクチュエータのフィッドバック制御を行うことを特徴
とするロボットの手首機構。 - 【請求項３】前記アクチュエータが、回転モータからな
ることを特徴とする請求項１または２記載の組立ロボッ
トの手首機構。 - 【請求項４】前記アクチュエータが、回転モータからな
り、 前記検出手段が、該回転モータのトルクを検出するトル
クセンサからなることを特徴とする請求項１記載の組立
ロボットの手首機構。 - 【請求項５】前記検出手段が、互いに略直交するＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸のうち、少なくとも２軸方向のそれぞれの力
および残りの１軸を中心軸とする回転力を検出すること
を特徴とする請求項２記載の組立ロボットの手首機構。 - 【請求項６】前記回転モータの回転量を検出するエンコ
ーダを設け、 前記制御手段が、エンコーダにより検出された回転量に
基づいて前記アクチュエータのフィードバック制御を行
うことを特徴とする請求項３または４記載の組立ロボッ
トの手首機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12938996A JPH09309089A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 組立ロボットの手首機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12938996A JPH09309089A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 組立ロボットの手首機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09309089A true JPH09309089A (ja) | 1997-12-02 |
Family
ID=15008377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12938996A Pending JPH09309089A (ja) | 1996-05-24 | 1996-05-24 | 組立ロボットの手首機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09309089A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100624217B1 (ko) * | 2005-06-27 | 2006-09-15 | (주)스맥 | 로봇의 관절부 구동을 위한 3차원 복합 폐 링크장치 |
| CN102029614A (zh) * | 2011-01-24 | 2011-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 三自由度球型空间机器人手腕 |
| CN102128213A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-07-20 | 哈尔滨工业大学 | 皮带传动十字整轴式两自由度万向节机构 |
| JP2015003361A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
| JP2015003362A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
-
1996
- 1996-05-24 JP JP12938996A patent/JPH09309089A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100624217B1 (ko) * | 2005-06-27 | 2006-09-15 | (주)스맥 | 로봇의 관절부 구동을 위한 3차원 복합 폐 링크장치 |
| CN102029614A (zh) * | 2011-01-24 | 2011-04-27 | 哈尔滨工业大学 | 三自由度球型空间机器人手腕 |
| CN102128213A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-07-20 | 哈尔滨工业大学 | 皮带传动十字整轴式两自由度万向节机构 |
| JP2015003361A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
| JP2015003362A (ja) * | 2013-06-20 | 2015-01-08 | アズビル株式会社 | コンプライアンス装置 |
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