JPS63162181A - 多関節アームロボットの制御装置 - Google Patents
多関節アームロボットの制御装置Info
- Publication number
- JPS63162181A JPS63162181A JP30783186A JP30783186A JPS63162181A JP S63162181 A JPS63162181 A JP S63162181A JP 30783186 A JP30783186 A JP 30783186A JP 30783186 A JP30783186 A JP 30783186A JP S63162181 A JPS63162181 A JP S63162181A
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- Japan
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- joint
- arm
- joint arm
- control system
- arm robot
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 9
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 description 8
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 3
- 206010012239 Delusion Diseases 0.000 description 2
- 230000007850 degeneration Effects 0.000 description 2
- 231100000868 delusion Toxicity 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
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- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
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】
〈産業上の利用分計〉
本発明は、極限作業ロボット等の多関節アームロボット
の制御方式に関し、海洋マニプレータ、産業用ロボット
等に適用して有用なものである。
の制御方式に関し、海洋マニプレータ、産業用ロボット
等に適用して有用なものである。
〈従来の技術〉
第4図は多関節アームとして回転関節が6個の6自由度
の多関節アームロボットの制御方式を示すブロック図で
ある。第4図において、1は操縦諾、2は作業座標系へ
の目標位置変換装置、3は制御演算装置、4は関節指令
値変換装置、5は多関節アームロボット、6は位置検出
温、7は作業座標系への位置変換装置、8は異常監視装
置である。
の多関節アームロボットの制御方式を示すブロック図で
ある。第4図において、1は操縦諾、2は作業座標系へ
の目標位置変換装置、3は制御演算装置、4は関節指令
値変換装置、5は多関節アームロボット、6は位置検出
温、7は作業座標系への位置変換装置、8は異常監視装
置である。
上記多関節アームロボット5の多関節アームの先端は、
各関節の物理的制限内で作業空間において任意の位置、
姿勢を取ることができる。この位置、姿勢をベクトルX
(x、、 x2゜X、p X、、 !、、 !、)で
表わす。
各関節の物理的制限内で作業空間において任意の位置、
姿勢を取ることができる。この位置、姿勢をベクトルX
(x、、 x2゜X、p X、、 !、、 !、)で
表わす。
上記制御方式では操縦#1の出力信号1を変換装置2で
作業座標系での手先の目標位置、姿勢量に変換している
。一方、多関節アームの各関節角θ(θ1.θ2.θ3
.θ4.θ5.θ8)は位置検出器6で検出される。変
換装置7はOを作業座標系における位置姿勢Xに変換す
る。演算装置3は(1)式及び(2)式により作業座標
系における手先の速度指令\を出力する。
作業座標系での手先の目標位置、姿勢量に変換している
。一方、多関節アームの各関節角θ(θ1.θ2.θ3
.θ4.θ5.θ8)は位置検出器6で検出される。変
換装置7はOを作業座標系における位置姿勢Xに変換す
る。演算装置3は(1)式及び(2)式により作業座標
系における手先の速度指令\を出力する。
ΔY=X−X ・・・(1)
文=にΔX ・・・(2)(kは定数
) 関節指令値変換装置4は、(3)式及び(4)式により
関節の速度指令上を出力する。
文=にΔX ・・・(2)(kは定数
) 関節指令値変換装置4は、(3)式及び(4)式により
関節の速度指令上を出力する。
−0=J(θ)−X ・・・(3)(J(θ
)はヤコビ行列) )=2.6 ・・・(4)(pは定
数) 速度指令Hにより、多関節アームの手先は、操作量Uに
比例した動作を行う。また、異常監視装置8は0を監視
し、ある関節の故障を発見すると、インターロック信号
を関節指令値変換装置4に出力する。変換装置4はそれ
によって多関節アーム を停止させ、ロボットの暴走等
を防ぐ。
)はヤコビ行列) )=2.6 ・・・(4)(pは定
数) 速度指令Hにより、多関節アームの手先は、操作量Uに
比例した動作を行う。また、異常監視装置8は0を監視
し、ある関節の故障を発見すると、インターロック信号
を関節指令値変換装置4に出力する。変換装置4はそれ
によって多関節アーム を停止させ、ロボットの暴走等
を防ぐ。
以上によって操縦器1を使って多関節アーム5に所望の
動きをさせることができる。
動きをさせることができる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、上記従来技術においては、関節のどれか
1つでも故障すると多関節アーム全体を停止させなけれ
ばならなかった。即ち、この場合には、多関節アームの
自由度が縮退しているため(3)式が成立せず、関節の
動きを制御できなくなって、作業継続ができない。さら
に、多関節アームの停止状態によっては、アームが邪魔
になってロボットを作業現場から移動させることができ
なくなるという不具合もある。
1つでも故障すると多関節アーム全体を停止させなけれ
ばならなかった。即ち、この場合には、多関節アームの
自由度が縮退しているため(3)式が成立せず、関節の
動きを制御できなくなって、作業継続ができない。さら
に、多関節アームの停止状態によっては、アームが邪魔
になってロボットを作業現場から移動させることができ
なくなるという不具合もある。
本発明は、上記従来技術に鑑み、関節の1つ以上が故障
した場合でもある程度の作業の継続ができる多関節アー
ムロボットの制御方式を提供することを目的とする。
した場合でもある程度の作業の継続ができる多関節アー
ムロボットの制御方式を提供することを目的とする。
く問題点を解決するための手段〉
上記目的を達成する本発明の構成は、故障した関節を固
定したときに、作業座標系でアームの位置、姿勢の内、
制御不能な要素を選び出す手段、それを表示する手段及
び作業座標系で制御可能な要素を実現するように選出し
た不能要素を変換して、手先の速度指令を修正する手段
を有することを特徴とする。
定したときに、作業座標系でアームの位置、姿勢の内、
制御不能な要素を選び出す手段、それを表示する手段及
び作業座標系で制御可能な要素を実現するように選出し
た不能要素を変換して、手先の速度指令を修正する手段
を有することを特徴とする。
く作 用〉
上記構成の本発明によれば、多関節アームの1つ以上の
任意の関節が故障した場合にも、その関節を固定して不
能要素を変換し手先の速度指令を修正する。この結果、
関節が故障した場合でもある程度の作業の継続が可能に
なる。
任意の関節が故障した場合にも、その関節を固定して不
能要素を変換し手先の速度指令を修正する。この結果、
関節が故障した場合でもある程度の作業の継続が可能に
なる。
く実 施 例〉
以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
第1図は本発明の実施例を示すブロック図である。同図
に示すように、本実施例は、第4図に示す制御方式に、
スイッチ9.縮退制御演算装置10.インターロック信
号設定器及び入出力ターミナル12を追加するとともに
、第4図に示す制御方式の異常監視装置8の代わりに異
常診断装置14を設けたものである。
に示すように、本実施例は、第4図に示す制御方式に、
スイッチ9.縮退制御演算装置10.インターロック信
号設定器及び入出力ターミナル12を追加するとともに
、第4図に示す制御方式の異常監視装置8の代わりに異
常診断装置14を設けたものである。
かかる本実施例において、スイッチ9がB側接点を選択
しているときには従来技術と全く同様の制御を行なう。
しているときには従来技術と全く同様の制御を行なう。
一方、異常診断装置14が各関節の故障を検出すると、
異常診断値W14がこのことを検知してインターロック
信号設定器11に信号を送出する。この結果、インター
ロック信号設定器11は関節指令値変換装置4にインタ
ーロック信号を送出し、この関節指令値変換装置4を介
して多関節アームを一旦停止させる。同時に、スイッチ
9はA側接点に切り替わる。このとき、異常診断装置1
4はどの関節が故障したかを表わす信号りを縮退制御演
算装置10に送出する。
異常診断値W14がこのことを検知してインターロック
信号設定器11に信号を送出する。この結果、インター
ロック信号設定器11は関節指令値変換装置4にインタ
ーロック信号を送出し、この関節指令値変換装置4を介
して多関節アームを一旦停止させる。同時に、スイッチ
9はA側接点に切り替わる。このとき、異常診断装置1
4はどの関節が故障したかを表わす信号りを縮退制御演
算装置10に送出する。
上記信号りが入力される縮退制御演算装置10の動作を
第2図に示す。同図に基づき縮退制御演算装置110の
動作を説明しておく。
第2図に示す。同図に基づき縮退制御演算装置110の
動作を説明しておく。
故障した関節の数を(n−m )個とする(m<61゜
nはアームの自由度数でこの場合n = 6である。
nはアームの自由度数でこの場合n = 6である。
まず、故障した関節の速度指令を零とする。
δ =0 、(iGL) ・・・[5)#cd
+の添字1の集合は前述のしになる。(3)式%式%) において、手先の速度指令文、 (x、、、 xe2.
糺。。
+の添字1の集合は前述のしになる。(3)式%式%) において、手先の速度指令文、 (x、、、 xe2.
糺。。
妄。4. x、、 x、。)の内、任意の(n −m
) 個(D成分を選び、これを添字dを付けてx (
jdJ は選んだ成分の添字)で表わす。次に(3)式の1行目
の等式を取り出し、(5)式を代入して、次の(6)式
を計算する。
) 個(D成分を選び、これを添字dを付けてx (
jdJ は選んだ成分の添字)で表わす。次に(3)式の1行目
の等式を取り出し、(5)式を代入して、次の(6)式
を計算する。
”ed、= r (# 、妥。、) ・・・(
6)(1≦j、a≦6. j(:E、 aζ[)ここ
で、Eは選んだ−の添字Jの集合であedノ る。文。の;。、成分を(6)式で置き換えたものをX
eとする。
6)(1≦j、a≦6. j(:E、 aζ[)ここ
で、Eは選んだ−の添字Jの集合であedノ る。文。の;。、成分を(6)式で置き換えたものをX
eとする。
ところで(n−m)個の任意の;ccdJは必ずしも、
任意に選ぶことはできないので、以下の様に選ぶ。
任意に選ぶことはできないので、以下の様に選ぶ。
文。の成分に制御したい優先順位をっけておく。例えば
アームの先端の姿勢より、位置の方が重要なので、位置
の成分に高い優先順位をつけておく。X、dJは、この
優先順位ができるだけ低い方から(n −m )個選ば
れる。ただし、−を選べるかどうかの判定は次の様dJ にする。
アームの先端の姿勢より、位置の方が重要なので、位置
の成分に高い優先順位をつけておく。X、dJは、この
優先順位ができるだけ低い方から(n −m )個選ば
れる。ただし、−を選べるかどうかの判定は次の様dJ にする。
(3)式のJ(θ)−1の1行及びJ列成分を取り去っ
た行列J′を作り、 lJ’1=−0・・(7) のときは;ccdJが計算できない特異状態であるとし
て、別の糺。の組み合せを選び、IJ′1≠0なる場合
を探し出す。作業によって妄 を変d4 更したい場合は、入出刃ターミナル12を使って変更す
る。この様にして計算した文 を関節指令値変換装置4
に出力する。この結果、関節指令値変換装置4では、 ff、 = J (θ> lXc・・・(3)′1(=
p・θ ・・・(4)′により関節の
速度指令Hを計算、出方する。
た行列J′を作り、 lJ’1=−0・・(7) のときは;ccdJが計算できない特異状態であるとし
て、別の糺。の組み合せを選び、IJ′1≠0なる場合
を探し出す。作業によって妄 を変d4 更したい場合は、入出刃ターミナル12を使って変更す
る。この様にして計算した文 を関節指令値変換装置4
に出力する。この結果、関節指令値変換装置4では、 ff、 = J (θ> lXc・・・(3)′1(=
p・θ ・・・(4)′により関節の
速度指令Hを計算、出方する。
作業を継続する場合、インター四ツク信号設定器11は
、縮退制御演算装置10から信号を受はインターロック
を解除する。
、縮退制御演算装置10から信号を受はインターロック
を解除する。
例えば、第3図の様な6軸アームが、作業座標系で、入
口15が狭くなったxy平面に平行な2つの壁16a、
16bにはさまれた空間で作業するときに第6軸(#6
)が故障した場合を説明する。このとき入口15ばグリ
ップ17の面を横Cxy平面に平行)にしないと引っか
かってぬけない狭いすき間とする。
口15が狭くなったxy平面に平行な2つの壁16a、
16bにはさまれた空間で作業するときに第6軸(#6
)が故障した場合を説明する。このとき入口15ばグリ
ップ17の面を横Cxy平面に平行)にしないと引っか
かってぬけない狭いすき間とする。
第3図に示す状態で#6が故障すると、グリジブ17は
xy平面に垂直なため、このまま、−X方向に引いても
ぬけない。そこで、先ず、グリップ17を襟にする作業
を行なうため、”cdJ成分としてすき間の方向である
y軸方向の位置に対応する成分ζを選ぶ。即ち、J6゜
≠0のとき によってkcd2を計算、\を求める。ただし、JIJ
は5行列の1行」列成分を示す。
xy平面に垂直なため、このまま、−X方向に引いても
ぬけない。そこで、先ず、グリップ17を襟にする作業
を行なうため、”cdJ成分としてすき間の方向である
y軸方向の位置に対応する成分ζを選ぶ。即ち、J6゜
≠0のとき によってkcd2を計算、\を求める。ただし、JIJ
は5行列の1行」列成分を示す。
文に従ってアームを動作させると、アームの位置は作業
座標系で、x、z座標の位置が制御できy座標の位置が
成りゆきにまかせた動きになるが、入口15に衝突しな
いでグリップ17の面を横にする様、位置と姿勢を変え
る操作ができる。次に、−としてグリフd4 プ17の姿勢の内、Z軸回りの回転対応する成分妄、を
選ぶと、同様にして、グリップ1−7の面はZ軸回9に
成り行きにまかせた回転をするが、xy平面に平行なま
まに操作することができ、アームを−X方向に引いてす
き間から引き出すことが可能となる。
座標系で、x、z座標の位置が制御できy座標の位置が
成りゆきにまかせた動きになるが、入口15に衝突しな
いでグリップ17の面を横にする様、位置と姿勢を変え
る操作ができる。次に、−としてグリフd4 プ17の姿勢の内、Z軸回りの回転対応する成分妄、を
選ぶと、同様にして、グリップ1−7の面はZ軸回9に
成り行きにまかせた回転をするが、xy平面に平行なま
まに操作することができ、アームを−X方向に引いてす
き間から引き出すことが可能となる。
以上6自由度の多関節アームについて述べてきたが、6
自由度以外の場合にも同様の構成を取ることができる。
自由度以外の場合にも同様の構成を取ることができる。
ぐ発明の効果〉
以上実施例とともに具体的に説明したように、本発明に
よれば関節の1つ以上が故障した場合でも、ある程度作
業の継続が可能なので、ロボットの信頼性を向上させる
ことができる。また、縮退した場合(自由度が減った場
合)に、各々に応じたヤコビ行列の理論式を求め直す必
要がなく、汎用性がある。
よれば関節の1つ以上が故障した場合でも、ある程度作
業の継続が可能なので、ロボットの信頼性を向上させる
ことができる。また、縮退した場合(自由度が減った場
合)に、各々に応じたヤコビ行列の理論式を求め直す必
要がなく、汎用性がある。
第1図2よ本発明の実施例を示すブロック図、第2図は
本発明の構成要素の縮退制御演算装置10の動作を示す
フローチャート、第3図はアームとこれが故障したとき
の状態を概念的に示す説明図、第4図は従来技術を示す
ブロック図である。 1は操縦器、 2!よ作業座標系への目標位置変換装置、3は制御演算
装置、 4は関節指令値変換装置、 5は多関節アームロボット、 6は位置検出器、 7ば作業座標系への位置変換装置、 9はスイッチ、 10は縮退制御演算装置、 11はインターロック信号設定器、 12は入出力ターミナル、 14は異常診断装置である。 特 許 出 願 人 工業技術院長 飯 塚 幸 三 第1図 本究明の実施例 第2図 縮退制御演算装置のフロートチャート 第3図 作業例 第4図 従来例
本発明の構成要素の縮退制御演算装置10の動作を示す
フローチャート、第3図はアームとこれが故障したとき
の状態を概念的に示す説明図、第4図は従来技術を示す
ブロック図である。 1は操縦器、 2!よ作業座標系への目標位置変換装置、3は制御演算
装置、 4は関節指令値変換装置、 5は多関節アームロボット、 6は位置検出器、 7ば作業座標系への位置変換装置、 9はスイッチ、 10は縮退制御演算装置、 11はインターロック信号設定器、 12は入出力ターミナル、 14は異常診断装置である。 特 許 出 願 人 工業技術院長 飯 塚 幸 三 第1図 本究明の実施例 第2図 縮退制御演算装置のフロートチャート 第3図 作業例 第4図 従来例
Claims (1)
- 多関節アームを制御する制御方式において、1つ以上の
任意の関節の故障を診断する手段と、故障した関節を固
定する手段と、作業座標系でのアーム先端の位置及び姿
勢の要素の内、制御不能とする要素を選択する手段と、
制御可能な要素を実現するため、制御不能要素を変換し
て手先の速度指令を修正する手段とを有することを特徴
とする多関節アームロボットの制御方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30783186A JPS63162181A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 多関節アームロボットの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30783186A JPS63162181A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 多関節アームロボットの制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63162181A true JPS63162181A (ja) | 1988-07-05 |
JPH0433591B2 JPH0433591B2 (ja) | 1992-06-03 |
Family
ID=17973728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30783186A Granted JPS63162181A (ja) | 1986-12-25 | 1986-12-25 | 多関節アームロボットの制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63162181A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02275240A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-09 | Toto Ltd | 給湯機の制御装置 |
JP2015217468A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | キヤノン株式会社 | ロボットシステムの制御方法、プログラム、記録媒体、ロボットシステム、及び診断装置 |
-
1986
- 1986-12-25 JP JP30783186A patent/JPS63162181A/ja active Granted
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02275240A (ja) * | 1989-04-14 | 1990-11-09 | Toto Ltd | 給湯機の制御装置 |
JP2015217468A (ja) * | 2014-05-16 | 2015-12-07 | キヤノン株式会社 | ロボットシステムの制御方法、プログラム、記録媒体、ロボットシステム、及び診断装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0433591B2 (ja) | 1992-06-03 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EXPY | Cancellation because of completion of term |