JPS584381A - 2腕ロボット - Google Patents
2腕ロボットInfo
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- JPS584381A JPS584381A JP9826981A JP9826981A JPS584381A JP S584381 A JPS584381 A JP S584381A JP 9826981 A JP9826981 A JP 9826981A JP 9826981 A JP9826981 A JP 9826981A JP S584381 A JPS584381 A JP S584381A
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- parts
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
コノ発明は、ロボットにおける両腕の位置決め制御方法
に関する。
に関する。
近年、特に製造加工業分野では、溶接、塗装。
機械、加工1組立、検査、測定工程等の自動化の強い要
請に応えて各種の産業用ロボットの開発が盛んである。
請に応えて各種の産業用ロボットの開発が盛んである。
この産業用ロボットとしては、例えば人間の上肢の動作
機能に類似した様々な動作機能や認識機能及び感覚機能
等を有して、自律的に行動し得る所謂知能(インテリジ
ェント)ロボットが主流トなってきている。
機能に類似した様々な動作機能や認識機能及び感覚機能
等を有して、自律的に行動し得る所謂知能(インテリジ
ェント)ロボットが主流トなってきている。
そして、このようなインテリジェントロボットにあって
は、人間の上肢の動作機能に類似した動作機能を持たせ
るために、複数の自由度を有する可動部を具備した多関
節の形態を採ることが多い。
は、人間の上肢の動作機能に類似した動作機能を持たせ
るために、複数の自由度を有する可動部を具備した多関
節の形態を採ることが多い。
例えば、自由空間での任意の物体のハンドリングを行な
うには、3次元空間中の1点を規定するために3つ、そ
の位置での姿勢(方向)を規定するためにさらに3つの
計6つの自由度が少くとも必要である。
うには、3次元空間中の1点を規定するために3つ、そ
の位置での姿勢(方向)を規定するためにさらに3つの
計6つの自由度が少くとも必要である。
ところで、このようなインテリジェントロボットの1つ
である多関節形2腕ロボットによって2つの部品の組付
は作業を行なう場合、例えば四角柱状の軸を形成した部
品と四角筒状の穴を形成した部品とを互いに嵌合する際
に、各部の先端のメカニカルハンドによって夫々把持し
た2つの部品の相対位置関係が正確でないと嵌合できな
い。
である多関節形2腕ロボットによって2つの部品の組付
は作業を行なう場合、例えば四角柱状の軸を形成した部
品と四角筒状の穴を形成した部品とを互いに嵌合する際
に、各部の先端のメカニカルハンドによって夫々把持し
た2つの部品の相対位置関係が正確でないと嵌合できな
い。
こ、の場合、各部を構成する可動部の駆動部に設けた内
界センサ(パルスジェネレータ等)からの実位置データ
を利用する位置決め制御によって、2つの部品の相対位
置関係をある程度の精度に規制することはできるが、内
界センサの精度、可動部の各関節部の精度などから制御
精度に一定の限界があり、例えば寸法公差の厳しい部品
同志の組付けを行なう場合などには充分な精度が得られ
なかった。
界センサ(パルスジェネレータ等)からの実位置データ
を利用する位置決め制御によって、2つの部品の相対位
置関係をある程度の精度に規制することはできるが、内
界センサの精度、可動部の各関節部の精度などから制御
精度に一定の限界があり、例えば寸法公差の厳しい部品
同志の組付けを行なう場合などには充分な精度が得られ
なかった。
この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、メ
カニカルハンドによって把持した2つの部品の相対位置
関係を高精度に割シ出し得るようにすることを目的とす
る。
カニカルハンドによって把持した2つの部品の相対位置
関係を高精度に割シ出し得るようにすることを目的とす
る。
そのため、この発明によるロボットにおける両腕の位置
決め制御方法にあっては、先ず2本の腕の先端部をほぼ
対向させるための板目標位置を示す予め定めた位置デー
タと、ロボットの可動部に設けた内−界センサ(例えば
パルスジェネレータ)からの実位置データに基づいて前
記両腕の可動部を個々に駆動制御し、次に両腕の先端が
前記板目標位置に到達して両者φ;はぼ対向した後、こ
の両腕の先端部の相対位置関係を検出し、予め定めた相
対位置関係からの偏倚量に応じて両腕の可動部を相対的
に駆動制御して、両腕の先端部が予め定めた相対位置関
係となるように位置決めする。
決め制御方法にあっては、先ず2本の腕の先端部をほぼ
対向させるための板目標位置を示す予め定めた位置デー
タと、ロボットの可動部に設けた内−界センサ(例えば
パルスジェネレータ)からの実位置データに基づいて前
記両腕の可動部を個々に駆動制御し、次に両腕の先端が
前記板目標位置に到達して両者φ;はぼ対向した後、こ
の両腕の先端部の相対位置関係を検出し、予め定めた相
対位置関係からの偏倚量に応じて両腕の可動部を相対的
に駆動制御して、両腕の先端部が予め定めた相対位置関
係となるように位置決めする。
それによって、両腕の先端に取付けたメカニカルハンド
によって把持した2つの部品の相対位置関係を高精度に
割り出す。
によって把持した2つの部品の相対位置関係を高精度に
割り出す。
以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。
する。
第1図は、この発明を適用した一8自由度の可動部を具
備した多関節2腕ロボツトによるワークの組付作業時の
様子を示す平面図である。
備した多関節2腕ロボツトによるワークの組付作業時の
様子を示す平面図である。
同図において、1はロボットの基部であり、その内部に
は、後述するこの発明に係わるロボットの各部の駆動制
御やセンサ類の信号処理等を集中的に行なう制御装置等
を設けである。
は、後述するこの発明に係わるロボットの各部の駆動制
御やセンサ類の信号処理等を集中的に行なう制御装置等
を設けである。
この基部1の上部には、腰部2を固定してあり、この腰
部2がロボットの可動部の固定端となる(実質的には、
基部1が固定端)。
部2がロボットの可動部の固定端となる(実質的には、
基部1が固定端)。
こ、のロボットは、図示のような右腕A及び左腕Bとを
有し、これ等の左右両腕A、Bを構成する可動部は、腰
部2に連結した胴部6から順に、夫々肩部4 、4’
、上腕5,5’、第1中腕6.6’、第2中腕7,7’
、下腕8,8’、及びメカニカルハンド(以下、単に「
ハンド」と云う)9.9’を図示のように連結して構成
され、胴部6は腰部2の図示しない垂直軸のまわシを、
肩部4,4′は前記垂直軸と平行な軸のまわりを、夫々
旋回し得るようになっている。
有し、これ等の左右両腕A、Bを構成する可動部は、腰
部2に連結した胴部6から順に、夫々肩部4 、4’
、上腕5,5’、第1中腕6.6’、第2中腕7,7’
、下腕8,8’、及びメカニカルハンド(以下、単に「
ハンド」と云う)9.9’を図示のように連結して構成
され、胴部6は腰部2の図示しない垂直軸のまわシを、
肩部4,4′は前記垂直軸と平行な軸のまわりを、夫々
旋回し得るようになっている。
また、上腕5,5′は肩部4,4′に前記垂直軸と直交
する方向に設けた上腕軸のまわ9を、第1中腕6,6′
は上腕5,5′の先端部に前記上腕軸と平行な方向に設
けた第1中腕軸のまわシを、夫々旋回し得るようになっ
ている。
する方向に設けた上腕軸のまわ9を、第1中腕6,6′
は上腕5,5′の先端部に前記上腕軸と平行な方向に設
けた第1中腕軸のまわシを、夫々旋回し得るようになっ
ている。
さらに、第2中腕7,7′は、第1中腕6,6′の先端
部に前記第1中腕軸と直交する方向に設けた第2中腕軸
のまわシを、下腕8,8′は第2中腕7゜7′ の先端
部に前記第2中腕軸と直交する方向に設けた下腕軸のま
わシを、ハンド9,9′は下腕8゜8′ の先端部に前
記下腕軸と直交する方向に設けたハンド軸のまわりを夫
々回転又は旋回し得るようになっている。
部に前記第1中腕軸と直交する方向に設けた第2中腕軸
のまわシを、下腕8,8′は第2中腕7゜7′ の先端
部に前記第2中腕軸と直交する方向に設けた下腕軸のま
わシを、ハンド9,9′は下腕8゜8′ の先端部に前
記下腕軸と直交する方向に設けたハンド軸のまわりを夫
々回転又は旋回し得るようになっている。
なお、第1図に示す上腕5,5′の状態は、肩部4.4
′から図面と直交する方向に下っている。
′から図面と直交する方向に下っている。
また、胴部3からハンド9,9′までの各部は、夫々例
えばDCモータによって直接又は遠隔的に駆動される。
えばDCモータによって直接又は遠隔的に駆動される。
このように構成した可動部の運動機能を図記号で表わす
と、第2図に示すようになシ、この可動部が8自由度を
有することが解る。 なお、同図では右腕Aは左腕Bと
全く同様であるので、左腕Bのみ示しである。
と、第2図に示すようになシ、この可動部が8自由度を
有することが解る。 なお、同図では右腕Aは左腕Bと
全く同様であるので、左腕Bのみ示しである。
第1図に戻って、右腕Aの下腕8の内側には、平行光線
を放射し得る光源10を、左腕Bの下腕8′ の内側に
は、光源10からの平行光線を受光する光センサ及びこ
の先センサへの前記平行光線の入射方向を規制する光路
規制部材を一体に構成した検出部11を夫々図示のよう
に配設しである。
を放射し得る光源10を、左腕Bの下腕8′ の内側に
は、光源10からの平行光線を受光する光センサ及びこ
の先センサへの前記平行光線の入射方向を規制する光路
規制部材を一体に構成した検出部11を夫々図示のよう
に配設しである。
この光源10及び検出部11の構造及び作用の詳細を第
6図以降を参照して説明する。
6図以降を参照して説明する。
第6図において、12が光センサ(斜線を施した部分)
であり、光源10からの平行光線を受光する。 13
が光路規制部材であって、光センサ12への平行光線の
入射方向を規制する。
であり、光源10からの平行光線を受光する。 13
が光路規制部材であって、光センサ12への平行光線の
入射方向を規制する。
この光センサ12及び光路規制部材16は、具体的には
断面四角形の凹所の底部に光センサ12を配設し、その
上に不透光性のブロック13aを組込んで断面方形枠状
の縦溝である光路溝13bを形成し、平行光線が光路溝
13bの深さ方向と平行に入射されるときのみ光センサ
12の有効受光面(図に斜線を施して示す)に到達し得
るように構成しである。
断面四角形の凹所の底部に光センサ12を配設し、その
上に不透光性のブロック13aを組込んで断面方形枠状
の縦溝である光路溝13bを形成し、平行光線が光路溝
13bの深さ方向と平行に入射されるときのみ光センサ
12の有効受光面(図に斜線を施して示す)に到達し得
るように構成しである。
なお、光センサ12としてはフォトダイオードアレイ、
CODイメージセンサ等を用いる。また、この実施例で
は光源10と光センサ12の外形の大きさは略同−にし
である。
CODイメージセンサ等を用いる。また、この実施例で
は光源10と光センサ12の外形の大きさは略同−にし
である。
このようにすると、光源10と検出部11との相対位置
関係が正確であるときには、光源1oから放射される平
行光線は光路溝13bにその深さ方向に全面に亘って入
射されるので、光センサ12の有効受光面の全面に光が
照射されるため、光センサ12の各受光素子の出力は全
面に亘ってほぼ同一になる。
関係が正確であるときには、光源1oから放射される平
行光線は光路溝13bにその深さ方向に全面に亘って入
射されるので、光センサ12の有効受光面の全面に光が
照射されるため、光センサ12の各受光素子の出力は全
面に亘ってほぼ同一になる。
ところが、光源10と検出部11とが相対的に傾射して
例えば第4図(イ)に示す位置関係になると、光源10
からの平行光線のうち光路溝13bの上下部分に入射さ
れる平行光線71 、J2は、光路溝13bの側壁に遮
られて光センサ12上には到達出来ないので、光センサ
12上には同図(ロ)に示すような形部(黒塗シ部分)
が生ずる。
例えば第4図(イ)に示す位置関係になると、光源10
からの平行光線のうち光路溝13bの上下部分に入射さ
れる平行光線71 、J2は、光路溝13bの側壁に遮
られて光センサ12上には到達出来ないので、光センサ
12上には同図(ロ)に示すような形部(黒塗シ部分)
が生ずる。
また、光源10と検出部11とが相対回転して例えば第
5図(イ)に示す位置関係になると、光源1゜と対峙し
ない゛光路溝13bのコーナ部分には平行光線が入射さ
れないので、光センサ12上には同図(ロ)に示すよう
な形部が生ずる。
5図(イ)に示す位置関係になると、光源1゜と対峙し
ない゛光路溝13bのコーナ部分には平行光線が入射さ
れないので、光センサ12上には同図(ロ)に示すよう
な形部が生ずる。
さらに、光源10と検出部11とが上下に相対移動して
第6図(イ)に示す位置関係になると、光源10と対峙
しない光路溝13bの下部には平行光線が入射されない
ので、光センサ12上には同図(ロ)に示すような形部
が生ずる。
第6図(イ)に示す位置関係になると、光源10と対峙
しない光路溝13bの下部には平行光線が入射されない
ので、光センサ12上には同図(ロ)に示すような形部
が生ずる。
このように、光源10と検出部11との相対位置が正確
な位置関係から僅かでも偏倚すると、光センサ12上に
はそれに応じた形部が発生し、それによって光センサ1
2の各受光素子の出力は平行光線が入射された部分と入
射されない形部とでは異なってくる。
な位置関係から僅かでも偏倚すると、光センサ12上に
はそれに応じた形部が発生し、それによって光センサ1
2の各受光素子の出力は平行光線が入射された部分と入
射されない形部とでは異なってくる。
したがって、光センサ12の各受光素子の出力を読み出
せば、光源10と検出部11との相対位置関係に応じた
受光パターンデータを得ることができる。
せば、光源10と検出部11との相対位置関係に応じた
受光パターンデータを得ることができる。
なお、第3図において斜線を施して示す有効受光面の部
分のみに光センサ12を配設しても良く、又四角形状の
全面が受光面である光センサ12上にブロック13aを
載せて有効受光面を形成するようにしても良い。
分のみに光センサ12を配設しても良く、又四角形状の
全面が受光面である光センサ12上にブロック13aを
載せて有効受光面を形成するようにしても良い。
さらに、光センサ12の有効受光面には、その幅方向に
1ビツト又は数ビットの受光素子を配列しである。 こ
の場合、ビット数が多い程検知精度が向上する。
1ビツト又は数ビットの受光素子を配列しである。 こ
の場合、ビット数が多い程検知精度が向上する。
そして、上記のような検出部11の光センサ12からの
受光パターンデータに基づいて、光源10と検出部11
とを設けた左右両腕A、Bの下腕8゜8を高精度に位置
決め制御する。
受光パターンデータに基づいて、光源10と検出部11
とを設けた左右両腕A、Bの下腕8゜8を高精度に位置
決め制御する。
第1図に戻って、ロボットの正面には、載置した部品1
5.16を間欠的に距離Sす゛つ矢示C方向に搬送する
部品搬送コンベア14を配置しである。
5.16を間欠的に距離Sす゛つ矢示C方向に搬送する
部品搬送コンベア14を配置しである。
なお、部品15.16には夫々軸部15aと軸孔16a
とがあり、これ等軸部15aと軸孔16aとを嵌合させ
ることによシ、部品15.16の組付けが完了する。
とがあり、これ等軸部15aと軸孔16aとを嵌合させ
ることによシ、部品15.16の組付けが完了する。
また、部品15.16は、ロボットによって組付ける前
のジ階では、第1図の図面左側に示した状態で部品搬送
コンベア14上に載置されている。
のジ階では、第1図の図面左側に示した状態で部品搬送
コンベア14上に載置されている。
ロボットは、正面に搬送されてきた部品を、図示しない
視覚装置によって部品15.16の位置を確認してから
、基部1内の制御装置の指示によって左右両腕A、Bを
駆動して、部品15.16を把持し得る位置にハンド9
,9′を動かす。
視覚装置によって部品15.16の位置を確認してから
、基部1内の制御装置の指示によって左右両腕A、Bを
駆動して、部品15.16を把持し得る位置にハンド9
,9′を動かす。
そ七て、それが完了すると、ハンド9,9′によって部
品15.16を図示のように把持する。
品15.16を図示のように把持する。
なお、この時点における左右両腕A、Bの各部の姿勢は
、図示の状態と異なる。
、図示の状態と異なる。
この部品15,16を把持Cた姿勢から、図示の両部品
15,16の組付は寸前の姿勢を経て組付は完了するま
での左右両腕A、Bの駆動制御の詳細を、第7図及び第
8図をも参照しながら説明する。
15,16の組付は寸前の姿勢を経て組付は完了するま
での左右両腕A、Bの駆動制御の詳細を、第7図及び第
8図をも参照しながら説明する。
なお、第7図のブロック図に示す制御装置は実際には2
組あシ、夫々第1図に示したロボットの左右両腕A、B
の駆動制御を司る。 但し、8自由度の1つに対応する
ロボットの胴部3については、2組の制御装置によって
夫々独立して駆動制御し得るようになっている。
組あシ、夫々第1図に示したロボットの左右両腕A、B
の駆動制御を司る。 但し、8自由度の1つに対応する
ロボットの胴部3については、2組の制御装置によって
夫々独立して駆動制御し得るようになっている。
また、第7図のパルス分配器17から先めアップダウン
カウンタ18.駆動部19 、 DCモータ20、パル
スジェネレータ21.速度検出部22゜及びアップダウ
ンカウンタ23からなるデジタルDCサーボ機構は、夫
々胴部6.肩部4.上腕5゜びハンド9の把持部に対応
して計8組右腕A用としてあり、左腕B用にも同様に前
記各部に対応して8組ある。
カウンタ18.駆動部19 、 DCモータ20、パル
スジェネレータ21.速度検出部22゜及びアップダウ
ンカウンタ23からなるデジタルDCサーボ機構は、夫
々胴部6.肩部4.上腕5゜びハンド9の把持部に対応
して計8組右腕A用としてあり、左腕B用にも同様に前
記各部に対応して8組ある。
先ず、この発明による位置決め制御方法の基礎となる部
分に就て説明する。
分に就て説明する。
同図において、移動角算出部24は、前記8個のDCモ
ータによって夫々駆動される前記8個の各部の移動角を
、目標とする位置のデータ及び方向(姿勢)データ並び
に現在位置レジスタ25に格納されている前記各部の現
在装置データに基づいて算出して、その算出結果をデジ
タル信号の形でパルス分配器17に出力する。
ータによって夫々駆動される前記8個の各部の移動角を
、目標とする位置のデータ及び方向(姿勢)データ並び
に現在位置レジスタ25に格納されている前記各部の現
在装置データに基づいて算出して、その算出結果をデジ
タル信号の形でパルス分配器17に出力する。
パルス分配器17は、移動角算出部24からの移動角算
出結果に基づいて、夫々各部の移動角をパルス数で表わ
したパルス信号を形成して、それ等を前記8個の各部に
対応したデジタルDCサーボ機構のアップダウンカウン
タ(以下、単に「カウンタ」と略称する)18に夫々分
配出力する。
出結果に基づいて、夫々各部の移動角をパルス数で表わ
したパルス信号を形成して、それ等を前記8個の各部に
対応したデジタルDCサーボ機構のアップダウンカウン
タ(以下、単に「カウンタ」と略称する)18に夫々分
配出力する。
デジタルDCサーボ機構では、カウンタ18のカウント
出力(バイナリイ出力)を駆動部19内のD/A変換器
及びサーボアンプを介してDCモータ20をそのカウン
ト出力に応じて回転駆動制御するようになっており、そ
の速度及び位置(回転量)制御の概略は次の如くである
。
出力(バイナリイ出力)を駆動部19内のD/A変換器
及びサーボアンプを介してDCモータ20をそのカウン
ト出力に応じて回転駆動制御するようになっており、そ
の速度及び位置(回転量)制御の概略は次の如くである
。
すなわち、DCモータ20を正転方向に回わすべき時(
現在位置レジスタ25の現在位置データによって決まる
)は、パルス分配器17からのパルス信号をカウンタ1
8のアップカウント端子Uに、DCモータ20によって
作動するパルスジェネレータ21からフィードバックさ
れるパルス信号をカウンタ18のダウンカウント端子す
に、夫々図示しない切換回路を介して入力する。
現在位置レジスタ25の現在位置データによって決まる
)は、パルス分配器17からのパルス信号をカウンタ1
8のアップカウント端子Uに、DCモータ20によって
作動するパルスジェネレータ21からフィードバックさ
れるパルス信号をカウンタ18のダウンカウント端子す
に、夫々図示しない切換回路を介して入力する。
このようにすると、DCモータ20が回転し始めた時点
から一定時間経過するまでは、パルスジェネレータ21
の出力特性(よって決まる速さで、カウンタ18のカウ
ント値は増加し、前記一定時間経過後はカラ/り18の
カウント値は一定ニ保たれる。
から一定時間経過するまでは、パルスジェネレータ21
の出力特性(よって決まる速さで、カウンタ18のカウ
ント値は増加し、前記一定時間経過後はカラ/り18の
カウント値は一定ニ保たれる。
そして、カウンタ18のアップカウント端子Uに入力−
されるパルス信号がなくなると、パルスジェネレータ2
1からのパルス信号によってそのカウント値がデクリメ
ントされていく。
されるパルス信号がなくなると、パルスジェネレータ2
1からのパルス信号によってそのカウント値がデクリメ
ントされていく。
このような変化をするカウンタ18のカウント値を速度
基準値にして、この速度基準値と速度検出部22かもの
実速度値(パルスジェネレータ21からのパルス信号を
F/V変換して得る)とを比較して両者が一致するよう
に駆動部19は速度フィードバック制御する。
基準値にして、この速度基準値と速度検出部22かもの
実速度値(パルスジェネレータ21からのパルス信号を
F/V変換して得る)とを比較して両者が一致するよう
に駆動部19は速度フィードバック制御する。
一方、カウンタ18がパルス分配器17がらのパルス信
号をカウントし始めることにょっ七Dcモータ20が回
転し始め、カウンタ18のカウント値が増加、一定、減
少して零になることによって、DCモータ20がそのパ
ルス数に応じた回転数だけ回転して停止し、それによっ
て位置(回転量)制御が行なわれる訳であるが、DCモ
ータ2゜の回転数が所定回転数以上又は以下の場合は、
次のような補正が行なわれる。
号をカウントし始めることにょっ七Dcモータ20が回
転し始め、カウンタ18のカウント値が増加、一定、減
少して零になることによって、DCモータ20がそのパ
ルス数に応じた回転数だけ回転して停止し、それによっ
て位置(回転量)制御が行なわれる訳であるが、DCモ
ータ2゜の回転数が所定回転数以上又は以下の場合は、
次のような補正が行なわれる。
パルスジェネレータ21としてインクリメンタル形のも
のを使用すると、DCモータ2oの回転方向をその出力
パルス信号の位相を弁別することによって検知できる。
のを使用すると、DCモータ2oの回転方向をその出力
パルス信号の位相を弁別することによって検知できる。
そこで、前述した切換回路にその弁別機能を持たせて、
DCモータ20が正転の時は前述のとおシバルスジエネ
レータ21からのパルス信号をカウンタ18のダウンカ
ウント端子りに、逆転の時はそのパルス信号をアップカ
ウント端子Uに夫々入力するようにする。
DCモータ20が正転の時は前述のとおシバルスジエネ
レータ21からのパルス信号をカウンタ18のダウンカ
ウント端子りに、逆転の時はそのパルス信号をアップカ
ウント端子Uに夫々入力するようにする。
このようにすると、当然のことながら回転数が所定値に
充たない時は、カウンタ18のカウント値は零にはなら
ないので、DCモータ20をさらに正方向に回転してカ
ウント値が零に々るように作用し、回転数が所定値を越
えていれば、カウンタ18のカウント値は負の値である
から、DCモータ20は逆方向に回転されると共に、そ
の回転に応じてパルスジェネレータ21から出方される
パルス信号によって負の値のカウント値が正方向に向っ
てインクリメントされて、カウント値が零になるように
作用する。
充たない時は、カウンタ18のカウント値は零にはなら
ないので、DCモータ20をさらに正方向に回転してカ
ウント値が零に々るように作用し、回転数が所定値を越
えていれば、カウンタ18のカウント値は負の値である
から、DCモータ20は逆方向に回転されると共に、そ
の回転に応じてパルスジェネレータ21から出方される
パルス信号によって負の値のカウント値が正方向に向っ
てインクリメントされて、カウント値が零になるように
作用する。
それによって、DCモータ2oは結果的にはパルス分配
器17からのパルス信号のパルス数ニ応じた回転数だけ
回転して停止する。
器17からのパルス信号のパルス数ニ応じた回転数だけ
回転して停止する。
なお、現在位置レジスタ25は、前述のようにして駆動
制御される各DCモータ2oの始動時点からの見かけ上
の回転数量(正転数−逆転数)をカウントする8個のア
ップダウンカウンタ23からのカウント出力を格納する
ようにしてあシ、それによってロボットの各部が原点位
置からどれだけ動いたかを示す現在位置データを常に保
持している。
制御される各DCモータ2oの始動時点からの見かけ上
の回転数量(正転数−逆転数)をカウントする8個のア
ップダウンカウンタ23からのカウント出力を格納する
ようにしてあシ、それによってロボットの各部が原点位
置からどれだけ動いたかを示す現在位置データを常に保
持している。
なお、この各アップダウンカウンタ23も、各パルスジ
ェネレータ21がらのパルス信号の位相 ・を検知して
、DCモータ20の正転時のパルス信号をアップカウン
ト端子に、逆転時のパルス信号をダウンカウント端子に
夫々人力する切換回路を入力側に接続しである。
ェネレータ21がらのパルス信号の位相 ・を検知して
、DCモータ20の正転時のパルス信号をアップカウン
ト端子に、逆転時のパルス信号をダウンカウント端子に
夫々人力する切換回路を入力側に接続しである。
以上の構成により、例えば前述したロボットの左右両腕
A、Bによって部品15.16を把持する場合、ロボッ
トの視覚装置によって確認した部品搬送コンベア14上
の部品15.16の位置データ、と、部品15.16を
把持するために必要な胴部6からハンド9,9′までの
各部の予め定めた姿勢を示す方向(姿勢)データ並びに
現在位置レジスタ25の現在位置データに基づいた位置
決め制御がなされて、部品15.16の把持が実現する
。
A、Bによって部品15.16を把持する場合、ロボッ
トの視覚装置によって確認した部品搬送コンベア14上
の部品15.16の位置データ、と、部品15.16を
把持するために必要な胴部6からハンド9,9′までの
各部の予め定めた姿勢を示す方向(姿勢)データ並びに
現在位置レジスタ25の現在位置データに基づいた位置
決め制御がなされて、部品15.16の把持が実現する
。
次に、この発明に係わる部分について説明する。
第7図において、ゲート信号発生部26は、基本クロッ
ク信号CKを元にして、位置決めスタート信号ST 、
受光パターン検出部40からの光検出信号P、パルス分
配器17からの分配終了信号PE及び動作モード信号S
M等の入力タイミングから、アンド回路27〜66を開
くゲート信号01〜G7及びパターン記憶部34に記憶
したバター/を選択スるだめのセレクタ65のセレクト
信号Mを作り出す。
ク信号CKを元にして、位置決めスタート信号ST 、
受光パターン検出部40からの光検出信号P、パルス分
配器17からの分配終了信号PE及び動作モード信号S
M等の入力タイミングから、アンド回路27〜66を開
くゲート信号01〜G7及びパターン記憶部34に記憶
したバター/を選択スるだめのセレクタ65のセレクト
信号Mを作り出す。
すなわち、ロボットの両腕A、Bのノ・ンド9,9′が
部品15.16を把持した時点で発生する位置決めスタ
ート信号ST(第8図(イ)参照)に基づいて第8図(
ロ)〜((ホ)に示すゲート信号G+ 、G3.G4.
G6(ゲート信号G4は、ゲート信号G1の立下りのタ
イミングに基づいて形成される)が形成され、同図し)
に示すゲート信号G2は同図(ホ)に示す分配終了信号
PKの立下シのタイミングに基づいて、又同図(ヲ)に
示すゲート信号G’4はゲート信号G2の立下りのタイ
ミングに基づいて夫々形成される。
部品15.16を把持した時点で発生する位置決めスタ
ート信号ST(第8図(イ)参照)に基づいて第8図(
ロ)〜((ホ)に示すゲート信号G+ 、G3.G4.
G6(ゲート信号G4は、ゲート信号G1の立下りのタ
イミングに基づいて形成される)が形成され、同図し)
に示すゲート信号G2は同図(ホ)に示す分配終了信号
PKの立下シのタイミングに基づいて、又同図(ヲ)に
示すゲート信号G’4はゲート信号G2の立下りのタイ
ミングに基づいて夫々形成される。
また−同図(ワ)に示すゲート信号G5は同図(男に示
す光検出信号Pの立上りのタイミングに基づいて形成さ
れ、同図ψ)に示すゲート信号G7は、目標算出部41
の算出終了のタイミング(同図(Ei+に示す)に基づ
いて形成される。
す光検出信号Pの立上りのタイミングに基づいて形成さ
れ、同図ψ)に示すゲート信号G7は、目標算出部41
の算出終了のタイミング(同図(Ei+に示す)に基づ
いて形成される。
さらに、セレクト信号Mは、動作モード信号SMが入力
した時点で直ちに出力される。
した時点で直ちに出力される。
先ず、ゲート信号発生部26に位置決めスタート信号S
Tが入力されると、第8図(ロ)(ハ)(ホ)に示すゲ
ート信号G+ 、Ga 、Gaによってアンド回路27
゜29.62が所定時間開き、若干遅れて同図(ロ)に
示すゲート信号G4によってアンド回路6oが開く。
Tが入力されると、第8図(ロ)(ハ)(ホ)に示すゲ
ート信号G+ 、Ga 、Gaによってアンド回路27
゜29.62が所定時間開き、若干遅れて同図(ロ)に
示すゲート信号G4によってアンド回路6oが開く。
それによって、仮目標位置設定レジスタ36からは、第
1図に示したロボットの左右両腕A、Bの下腕8,8′
に夫々設けた光源1oと検出部11とが部品搬送コンベ
ア14から所定の高さの位置で略対向する板目標位置を
示す予め定め次位置データが、アンド回路29 、62
を介して移動角算出部′24に出力される。
1図に示したロボットの左右両腕A、Bの下腕8,8′
に夫々設けた光源1oと検出部11とが部品搬送コンベ
ア14から所定の高さの位置で略対向する板目標位置を
示す予め定め次位置データが、アンド回路29 、62
を介して移動角算出部′24に出力される。
また、第1方向レジスタ67からは、ロボットの各部の
姿勢が板目標位置で第1図に示すような姿勢となるよう
な方向データがアンド回路27゜方向設定レジスタ69
.及びアンド回路60を介して移動角算出部24に出力
される。
姿勢が板目標位置で第1図に示すような姿勢となるよう
な方向データがアンド回路27゜方向設定レジスタ69
.及びアンド回路60を介して移動角算出部24に出力
される。
移動角算出部24は、第8図(へ)に示すように同図に
)に示すゲート信号G4の立下りのタイミングに基づい
て、入力された位置データ、方向データ及び現在位置レ
ジスタ25からの現在位置データの演算処理を開始し、
ロボットの各部の移動角を算出して、その算出結果をパ
ルス分配器′17に出力する。
)に示すゲート信号G4の立下りのタイミングに基づい
て、入力された位置データ、方向データ及び現在位置レ
ジスタ25からの現在位置データの演算処理を開始し、
ロボットの各部の移動角を算出して、その算出結果をパ
ルス分配器′17に出力する。
そして、パルス分配器17はロボットの各部に応じてパ
ルス信号をデジタルDCサーボ機構のカウンタ18に分
配出力する。
ルス信号をデジタルDCサーボ機構のカウンタ18に分
配出力する。
それによって、前述したデジタルDCサーボ機構の作用
によシ、入力されたパルス信号のパルス数(位置及び方
向データを含む)に応じた位置決め制御がなされるため
、ロボットの左右両腕A。
によシ、入力されたパルス信号のパルス数(位置及び方
向データを含む)に応じた位置決め制御がなされるため
、ロボットの左右両腕A。
Bの下腕8,8′に夫々設けた光源1oと検出部11と
が部品搬送コンベア14から所定の高さの位置で略対向
するようになる。
が部品搬送コンベア14から所定の高さの位置で略対向
するようになる。
次に、パルス分配器17がパルス信号の分配を終了する
と、第8図例に示す分配終了信号PEがゲート信号発生
部26に入力され、それによって同図(ヌ)に示すゲー
ト信号G2が発生して、アンド回路28を開き、若干遅
れて発生されるゲート信号GS (第8図(〕))に
よってアンド回路3oも開く。
と、第8図例に示す分配終了信号PEがゲート信号発生
部26に入力され、それによって同図(ヌ)に示すゲー
ト信号G2が発生して、アンド回路28を開き、若干遅
れて発生されるゲート信号GS (第8図(〕))に
よってアンド回路3oも開く。
それによって、第2方向レジスタ38からは、第1方向
レジスタ37から先に出力した方向データと同様な方向
データがアンド回路28.方向設定レジスタ69.及び
アンド回路60を介して移動角算出部24に出力される
。
レジスタ37から先に出力した方向データと同様な方向
データがアンド回路28.方向設定レジスタ69.及び
アンド回路60を介して移動角算出部24に出力される
。
一方、光源10と検出部11とが前記板目標位置に到達
して両者が略対向すると、検出部11の光センサ12(
第3図参照)には、両者の相対位置関係に応じた形部が
生ずる。
して両者が略対向すると、検出部11の光センサ12(
第3図参照)には、両者の相対位置関係に応じた形部が
生ずる。
そこで、第7図の受光パターン検出部40によって光セ
ンサ12から受光信号を読み取って、その形部に応じた
受光パターンデータを得る。この受光パターンデータは
、位置補正量算出部46に入力されて、予めパターンセ
レクタ65によって選択されたパターン記憶部640基
準パターンデータと比較され、両者を一致させるために
必要な位置補正量データが算出される。
ンサ12から受光信号を読み取って、その形部に応じた
受光パターンデータを得る。この受光パターンデータは
、位置補正量算出部46に入力されて、予めパターンセ
レクタ65によって選択されたパターン記憶部640基
準パターンデータと比較され、両者を一致させるために
必要な位置補正量データが算出される。
なお、パターン記憶部34には、予め光源10と検出部
11との相対位置関係によって得られる受光パターンを
多数記憶してあり、必要な両者の相対位置関係(部品1
5 、 j 6の嵌合に必要な位置関係)をその中から
選び得る。
11との相対位置関係によって得られる受光パターンを
多数記憶してあり、必要な両者の相対位置関係(部品1
5 、 j 6の嵌合に必要な位置関係)をその中から
選び得る。
そして、位置補正量算出部46は、算出した位置補正量
データをアンド回路31を介して目標算出部41に出力
する。
データをアンド回路31を介して目標算出部41に出力
する。
なお、アンド回路31は1.受光パターン検出部40が
光センサ12からの受光信号を読み取った時点で、そこ
から出力される光検出信号P(第8図四)に基づいてゲ
ート信号発生部26において発生されるゲート信号Gs
(第8図(ワ))によって開かれている。
光センサ12からの受光信号を読み取った時点で、そこ
から出力される光検出信号P(第8図四)に基づいてゲ
ート信号発生部26において発生されるゲート信号Gs
(第8図(ワ))によって開かれている。
目標算出部41は、第8図(ヨ)に示すタイミングで入
力された位置補正量データに基づいてロボットのハンド
9,9′が把持した部品15.t6が互いに嵌合し得る
(光センサ12の受光パターンが基準パターンと等しく
なる)最終目標位置データを算出する。
力された位置補正量データに基づいてロボットのハンド
9,9′が把持した部品15.t6が互いに嵌合し得る
(光センサ12の受光パターンが基準パターンと等しく
なる)最終目標位置データを算出する。
そして、この目標算出部41が最終目標位置データを算
出し終わると、第8固め)に示すタイミングでゲート信
号発生部26から出力されるゲート信号G7によってア
ンド回路66が開くから、そこを介して目標算出部41
は最終目標位置データを移動角算出部24に出力する。
出し終わると、第8固め)に示すタイミングでゲート信
号発生部26から出力されるゲート信号G7によってア
ンド回路66が開くから、そこを介して目標算出部41
は最終目標位置データを移動角算出部24に出力する。
移動角算出部24は、この最終目標位置データと先に入
力された方向データと現在位置レジスタ25からの現在
位置データとに基づいて移動角を。
力された方向データと現在位置レジスタ25からの現在
位置データとに基づいて移動角を。
算出し、それによって前述したようにパルス分配器17
.及びデジタルDCサーボ機構を介してロボットの各部
を駆動して、両腕A、Bを相対的に制御し、検出部11
の光センサ12がらの受光パターンが基準パターンと等
しくなるようにする。
.及びデジタルDCサーボ機構を介してロボットの各部
を駆動して、両腕A、Bを相対的に制御し、検出部11
の光センサ12がらの受光パターンが基準パターンと等
しくなるようにする。
なお、1回の補正移動制御で、位置決め完了しない場合
は、当然のことながら受光パターンと基準パターンとが
一致しないので、前述の動作が繰返される。
は、当然のことながら受光パターンと基準パターンとが
一致しないので、前述の動作が繰返される。
また、この補正移動制御による位置決め時には、ロボッ
トの左右両腕A、Bの一方を動かさずに、他方のみを動
かすようにしても、両方を動かすようにしても良い。
トの左右両腕A、Bの一方を動かさずに、他方のみを動
かすようにしても、両方を動かすようにしても良い。
そして、このような相対的な位置決め制御を行ないなが
ら、ロボットのハイド9,9Iによって把持した部品1
5.16を互いに近づけていけば、両部品15.16の
組付作業が失敗なく正確に行なえ、組付作業が完了した
ら両者を部品搬送コン良ア14(第1図参照)に降すこ
とによって一作業が終了する。
ら、ロボットのハイド9,9Iによって把持した部品1
5.16を互いに近づけていけば、両部品15.16の
組付作業が失敗なく正確に行なえ、組付作業が完了した
ら両者を部品搬送コン良ア14(第1図参照)に降すこ
とによって一作業が終了する。
なお、光源10と検出部11との取付位置の関係は、予
めハンド9,9′によって把持した部品15.16の組
付時に割り出して、左右両腕A。
めハンド9,9′によって把持した部品15.16の組
付時に割り出して、左右両腕A。
Bの下腕8,8′に取付けておく。
また、第7図では位置データや方向データを送る信号線
を1本で代表して示したが、実際には夫々所定ビット数
の信号線が3本(X、Y、Z方向用)ずつある。
を1本で代表して示したが、実際には夫々所定ビット数
の信号線が3本(X、Y、Z方向用)ずつある。
以上述べたように、この発明によるロボットにおける両
腕の位置決め制御方法にあっては、位置決め制御を2段
階に分け、最初は絶対的な位置決め制御によって、両腕
の先端部を個々にある程度の精度で位置決めし、その後
両腕の先端部を互いに相対的に位置決めするようにした
ので、両腕の先端に取付けたメカニカルハンドによって
把持した2つの部品の相対位置関係を高精度に割シ出す
ことが可能となる。
腕の位置決め制御方法にあっては、位置決め制御を2段
階に分け、最初は絶対的な位置決め制御によって、両腕
の先端部を個々にある程度の精度で位置決めし、その後
両腕の先端部を互いに相対的に位置決めするようにした
ので、両腕の先端に取付けたメカニカルハンドによって
把持した2つの部品の相対位置関係を高精度に割シ出す
ことが可能となる。
第1図は、この発明を適用した多関節2腕ロボツ、 ト
によるワークの組付作業時の様子を示す平面図、 第2図は、第1図におけるロボットの可動部の運動機能
を示す記号図、 第6図は、この発明に用いる相対位置関係検出用の光源
と検出部の一例を示す斜視図、 第4図(イ)(ロ)、第5図(イ)(ロ)、及び第6図
(イ)(ロ)は、夫々第6図の光源と検出部との相対位
置関係の偏倚と光センサ上での形部の発生状態の異なる
例を示す説明図、 第7図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第8
図(イ)〜(到は、夫々第7図の動作説明に供する各部
の信号波形図である。 1・・・・・・基部 2・・・・・・腰部6・
・・・・胴部 4,4′・・・・・・肩部5.5
′・・・・・・上腕 6,6′・・・・・・・第1
中腕7.7′・・・・・・第2中腕 8,8′・・・・
・・下腕9.9′・・・・・・メカニカルハンド 10
・・・・・・光源11・・・・・・検出部 12
・・・・・・光センサ14・・・・・・部品搬送コンベ
ア 15.16・・・・・・部品 17・・・・・・パル
ス分配器20・・・・・・DCモータ 21・・・・・・パルスジェネレータ 24・・・・・・移動角算出部 64・・・・・・パターン記憶部 36・・・・・・仮目標位置設定レジスタ69・・・・
・・方向設定レジスタ 40・・・・・・受光パターン検出部 出願人 日産壇動車株式会社 手続補正書(自発) 昭和57年2月1日 特許庁長官島田春樹殿 1、事1件の表示 特願昭56−98269号。 2、発明の名称 2腕ロボツトにおける 両腕の位置決め制御方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 神奈川県横浜市神奈用区宝町2番地 (399)日産自動車株式会社 4、代理人 東京都豊島区東池袋1丁目20番地5 (電話986−2380)’j 図面の「第2図」全本書に添付した訂正図面のとおり補
正する。 7、添付書類
によるワークの組付作業時の様子を示す平面図、 第2図は、第1図におけるロボットの可動部の運動機能
を示す記号図、 第6図は、この発明に用いる相対位置関係検出用の光源
と検出部の一例を示す斜視図、 第4図(イ)(ロ)、第5図(イ)(ロ)、及び第6図
(イ)(ロ)は、夫々第6図の光源と検出部との相対位
置関係の偏倚と光センサ上での形部の発生状態の異なる
例を示す説明図、 第7図は、この発明の一実施例を示すブロック図、第8
図(イ)〜(到は、夫々第7図の動作説明に供する各部
の信号波形図である。 1・・・・・・基部 2・・・・・・腰部6・
・・・・胴部 4,4′・・・・・・肩部5.5
′・・・・・・上腕 6,6′・・・・・・・第1
中腕7.7′・・・・・・第2中腕 8,8′・・・・
・・下腕9.9′・・・・・・メカニカルハンド 10
・・・・・・光源11・・・・・・検出部 12
・・・・・・光センサ14・・・・・・部品搬送コンベ
ア 15.16・・・・・・部品 17・・・・・・パル
ス分配器20・・・・・・DCモータ 21・・・・・・パルスジェネレータ 24・・・・・・移動角算出部 64・・・・・・パターン記憶部 36・・・・・・仮目標位置設定レジスタ69・・・・
・・方向設定レジスタ 40・・・・・・受光パターン検出部 出願人 日産壇動車株式会社 手続補正書(自発) 昭和57年2月1日 特許庁長官島田春樹殿 1、事1件の表示 特願昭56−98269号。 2、発明の名称 2腕ロボツトにおける 両腕の位置決め制御方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 神奈川県横浜市神奈用区宝町2番地 (399)日産自動車株式会社 4、代理人 東京都豊島区東池袋1丁目20番地5 (電話986−2380)’j 図面の「第2図」全本書に添付した訂正図面のとおり補
正する。 7、添付書類
Claims (1)
- 1 複数の自由度を有する可動部を具備した多関節形、
2腕ロボツトにおいて、2本の腕の先端部をほぼ対向さ
せるための板目標位置を示す予め定めた位置データと前
記可動部の駆動部に設けた内界上ンサからの実位置デー
タとに基づいて前記両腕の可動部を個々に駆動制御し、
該両腕の先端部が前記板目標位置に到達して両者がほぼ
対向した後、この両腕の先端部の相対位置関係を検出し
、予め定めた相対位置関係からの偏倚量に応じて両腕の
可動部を相対的に駆動制御して、両腕の先端部が予め定
めた相対位置関係となるように位置決めすることを特徴
とする2腕ロボツトにおける両腕の位置決め制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9826981A JPS584381A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 2腕ロボット |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9826981A JPS584381A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 2腕ロボット |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS584381A true JPS584381A (ja) | 1983-01-11 |
JPH0260473B2 JPH0260473B2 (ja) | 1990-12-17 |
Family
ID=14215217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9826981A Granted JPS584381A (ja) | 1981-06-26 | 1981-06-26 | 2腕ロボット |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS584381A (ja) |
Cited By (9)
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---|---|---|---|---|
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JPS60116005A (ja) * | 1983-11-28 | 1985-06-22 | Yamazaki Mazak Corp | ロボットにおける動作プログラム制御方法 |
JPS60191784A (ja) * | 1984-03-08 | 1985-09-30 | 三星精密工業株式會社 | 二個の腕を備えた産業用のロボツト |
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-
1981
- 1981-06-26 JP JP9826981A patent/JPS584381A/ja active Granted
Patent Citations (1)
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