JP6036476B2 - ロボット - Google Patents
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Description
本発明の目的は、複数のアームを備える多軸ロボットにおいて、基台側から4番目のアームである第4アームにおけるねじり振動が含まれてもフィードバック制御できるロボットを提供することにある。
(適用例1)
本発明に係わるロボットは、基台と、
前記基台に連結されて第1回転軸を軸中心として回動する第1アームと、
前記第1アームに連結されて第2回転軸を軸中心として回動し、前記第2回転軸を前記第1回転軸と直交する回転軸または前記第1回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第2アームと、
前記第2アームに連結されて第3回転軸を軸中心として回動し、前記第3回転軸を前記第2回転軸と直交する回転軸または前記第2回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第3アームと、
前記第3アームに連結されて第4回転軸を軸中心として回動し、前記第4回転軸を前記第3回転軸と直交する回転軸または前記第3回転軸と直交する軸と平行な回転軸とし且つ長手形状をなす第4アームと、
前記第1アームを回動させる第1駆動源と、
前記第1駆動源の回転角度を検出する第1角度センサーと、
前記第1アームの前記第1回転軸の角速度または加速度を検出する第1慣性センサーと、
前記第4アームの姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記第1駆動源の回転角度から導かれる前記第1アームの前記第1回転軸の角速度と前記第1慣性センサーにより検出された前記第1アームの前記第1回転軸の角速度とから導かれる第1補正成分をフィードバックして前記第1駆動源を制御するとともに、前記姿勢検出部の検出結果に基づいて前記第1補正成分のフィードバックゲインを設定する第1駆動源制御部と、
を備えることを特徴とする。
第1アームの第1回転軸と、第4アームの長手方向に延びる長手軸とが平行であって、さらに先端側のアームや負荷質量のために発生する第4アームの長手軸周りのねじり振動が第1回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインの設定を変更することにより、第1補正成分をフィードバックして第1駆動源を制御する振動抑制制御が不安定になることを防止し、安定した振動抑制が可能になる。これにより、アーム剛性不足や大きな負荷質量の場合であってもロボットの性能に大きな影響を与える1次共振周波数の振動を抑制する能力を高く維持することができる。その結果、振動抑制能力の高い高性能のロボットを提供することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第1駆動源制御部は、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第1回転軸とが平行であるときの前記第1補正成分のフィードバックゲインを、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第1回転軸とが直交するときの前記第1補正成分のフィードバックゲインよりも低く設定することが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第1回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害することを低減することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第1回転軸とが平行であるときの前記第1補正成分のフィードバックゲインは、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第1回転軸とが直交するときの前記第1補正成分のフィードバックゲインの0%以上、70%以下に設定されることが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第1回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害する程度を低減することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第2アームを回動させる第2駆動源と、
前記第2駆動源の回転角度を検出する第2角度センサーと、
前記第2アームの前記第2回転軸の角速度または加速度を検出する第2慣性センサーと、
前記第2駆動源の回転角度から導かれる前記第2アームの前記第2回転軸の角速度と前記第2慣性センサーにより検出された前記第2アームの前記第2回転軸の角速度とから導かれる第2補正成分をフィードバックして前記第2駆動源を制御するとともに、前記姿勢検出部の検出結果に基づいて前記第2補正成分のフィードバックゲインを設定する第2駆動源制御部と、
を備えることが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第2回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害する程度を低減することができる。これにより、第2補正成分をフィードバックして第2駆動源を制御する振動抑制制御が不安定になることを防止し、安定した振動抑制が可能になり、これによって、より確実に、ロボットの振動を抑制することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第2駆動源制御部は、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第2回転軸とが平行であるときの前記第2補正成分のフィードバックゲインを、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第2回転軸とが直交するときの前記第2補正成分のフィードバックゲインよりも低く設定することが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第2回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害する程度を低減することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第2回転軸とが平行であるときの前記第2補正成分のフィードバックゲインは、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第2回転軸とが直交するときの前記第2補正成分のフィードバックゲインの0%以上、70%以下に設定されることが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第2回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害する程度を低減することができる。これにより、より確実に、ロボットの振動を抑制することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第2慣性センサーは、前記第4アームに設置されることが好ましい。
これにより、センサーの数を削減しつつ、ロボットの振動を抑制することができる。
(適用例8)
本発明に係わるロボットでは、前記第2慣性センサーは、前記第3アームに設置されることが好ましい。
これにより、センサーの数を削減しつつ、ロボットの振動を抑制することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第1慣性センサーは、前記第4アームに設置されることが好ましい。
これにより、センサーの数を削減しつつ、ロボットの振動を抑制することができる。
(適用例10)
本発明に係わるロボットでは、前記第1慣性センサーは、前記第3アームに設置されることが好ましい。
これにより、センサーの数を削減しつつ、ロボットの振動を抑制することができる。
(適用例11)
本発明に係わるロボットでは、前記第1慣性センサーは、前記第1アームに設置され、
前記第2慣性センサーは、前記第2アームに設置されることが好ましい。
これにより、より確実に、ロボットの振動を抑制することができる。
本発明に係わるロボットは、基台と、
前記基台に連結されて第1回転軸を軸中心として回動する第1アームと、
前記第1アームに連結されて第2回転軸を軸中心として回動し、前記第2回転軸を前記第1回転軸と直交する回転軸または前記第1回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第2アームと、
前記第2アームに連結されて第3回転軸を軸中心として回動し、前記第3回転軸を前記第2回転軸と直交する回転軸または前記第2回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第3アームと、
前記第3アームに連結されて第4回転軸を軸中心として回動し、前記第4回転軸を前記第3回転軸と直交する回転軸または前記第3回転軸と直交する軸と平行な回転軸とし且つ長手形状をなす第4アームと、
前記第2アームを回動させる第2駆動源と、
前記第2駆動源の回転角度を検出する第2角度センサーと、
前記第2アームの前記第2回転軸の角速度または加速度を検出する第2慣性センサーと、
前記第4アームの姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記第2駆動源の回転角度から導かれる前記第2アームの前記第2回転軸の角速度と 前記第2慣性センサーにより検出された前記第2アームの前記第2回転軸の角速度とから導かれる補正成分をフィードバックして前記第2駆動源を制御するとともに、前記姿勢検出部の検出結果に基づいて前記補正成分のフィードバックゲインを設定する第2駆動源制御部と、を備えることを特徴とする。
第2アームの第2回転軸と、第4アームの長手方向に延びる長手軸とが平行であり、さらに先端側のアームや負荷質量のために発生する第4アームの長手軸周りのねじり振動が第2回転軸と同方向であっても、これらの軸の制御の補正値にこのねじり振動が含まれてもフィードバック制御をすることができる。すなわち、補正成分をフィードバックして第2駆動源を制御する振動抑制制御が不安定になることを防止し、安定した振動抑制が可能になる。これにより、アーム剛性不足や大きな負荷質量の場合であってもロボットの性能に大きな影響を与える1次共振周波数の振動を抑制する能力を高く維持することができる。その結果、振動抑制能力の高い高性能のロボットを提供することができる。
本発明に係わるロボットの前記駆動源制御部では、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第2回転軸とが平行であるときの前記補正成分のフィードバックゲインを前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第2回転軸とが直交するときの前記補正成分のフィードバックゲインよりも低く設定することが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第2回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害する程度を低減することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記長手軸と前記第2回転軸とが平行であるときの前記補正成分のフィードバックゲインは、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第2回転軸とが直交するときの前記補正成分のフィードバックゲインの0%以上、70%以下に設定されることが好ましい。
第4アームの長手軸周りのねじり振動が第2回転軸と同方向であっても、フィードバックゲインを低く設定することにより、前記ねじり振動が振動制御を阻害する程度を低減することができる。
本発明に係わるロボットでは、前記第2慣性センサーは、前記第4アームに設置されることが好ましい。
これにより、センサーの数を削減しつつ、ロボットの振動を抑制することができる。
(適用例16)
本発明のロボットでは、前記第2慣性センサーは、前記第3アームに設置されることが好ましい。
これにより、センサーの数を削減しつつ、ロボットの振動を抑制することができる。
前本発明に係わるロボットでは、前記第4アームに連結されて第5回転軸を軸中心として回動し、前記第5回転軸を前記第4回転軸と直交する回転軸または前記第4回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第5アームと、
前記第5アームに連結されて第6回転軸を軸中心として回動し、前記第6回転軸を前記第5回転軸と直交する回転軸または前記第5回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第6アームと、
前記第6アームに連結されて第7回転軸を軸中心として回動し、前記第7回転軸を前記第6回転軸と直交する回転軸または前記第6回転軸と直交する軸と平行な回転軸とする第7アームと、
を有することが好ましい。
これにより、ロボットは、振動を抑制するとともに、より多彩な動作を実行することができる。
なお、本発明のロボットは、複数のアームを回動自在に連結してなるアーム連結体を1つ以上有するロボットに適用することができるが、下記の実施形態では、代表的に、本発明を、前記アーム連結体を2つ有する双腕ロボット適用した場合について説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明のロボットの第1実施形態を模式的に示す正面図である。図2は、図1に示すロボットのアーム連結体の概略図である。図3は、図1に示すロボットのアーム連結体の概略図である。図4は、図1に示すロボットのアーム連結体の側面図である。図5は、図1に示すロボットのアーム連結体の平面図である。図6〜図13は、それぞれ、図1に示すロボットの主要部のブロック図である。図14は、図1に示すロボットの制御動作を示すフローチャートである。
なお、2つのアーム連結体8の構成は同様であるので、以下では、代表的に、一方のアーム連結体8について説明し、他方のアーム連結体8については説明を省略する。
また、慣性センサー31の姿勢は、特に限定されず、例えば、アーム連結体8の姿勢が、図2(a)に示すように、第1回転軸O1と平行な軸と第3回転軸O3とが直交し、第1回転軸O1と第4回転軸O4とが平行であり、かつ、第1回転軸O1と第4アーム15の長手軸151とが平行である場合に、慣性センサー31の3つの検出軸が、それぞれ、第1回転軸O1、第2回転軸O2、第3回転軸O3と平行になるような姿勢でもよく、また、傾斜するような姿勢でもよい。
そして、制御部20は、アーム12〜16、リスト17をそれぞれ独立して作動させることができる、すなわち、モータードライバー301〜307を介して、駆動源401〜407それぞれ独立して制御することができる。この場合、制御部20は、角度センサー411〜417、慣性センサー31により検出を行い、その検出結果に基づいて、駆動源401〜407の駆動、例えば、角速度や回転角度等をそれぞれ制御する。この制御プログラムは、制御部20に内蔵された記録媒体に予め記憶されている。
図6〜図13に示すように、制御部20は、第1駆動源401の作動を制御する第1駆動源制御部(第1角速度指令)201と、第2駆動源402の作動を制御する第2駆動源制御部(第2角速度指令)202と、第3駆動源403の作動を制御する第3駆動源制御部(第3角速度指令)203と、第4駆動源404の作動を制御する第4駆動源制御部(第4角速度指令)204と、第5駆動源405の作動を制御する第5駆動源制御部(第5角速度指令)205と、第6駆動源406の作動を制御する第6駆動源制御部(第6角速度指令)206と、第7駆動源407の作動を制御する第7駆動源制御部(第角速度指令)207と、を有している。
図10に示すように、第4駆動源制御部204は、減算器514と、位置制御部524と、減算器534と、角速度制御部544と、回転角度算出部554と、角速度算出部564とを有している。
図12に示すように、第6駆動源制御部206は、減算器516と、位置制御部526と、減算器536と、角速度制御部546と、回転角度算出部556と、角速度算出部566とを有している。
図13に示すように、第7駆動源制御部207は、減算器517と、位置制御部527と、減算器537と、角速度制御部547と、回転角度算出部557と、角速度算出部567とを有している。
減算器531には、角速度指令ωcが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωfbが入力される。減算器531は、これら角速度指令ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差(第1駆動源401の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωfbを減算した値)を角速度制御部541に出力する。
このようにして、位置フィードバック値Pfbが位置指令Pcと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωfbが角速度指令ωcと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第1駆動源401の駆動電流が制御される。
角速度算出部561では、第1角度センサー411から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第1駆動源401の角速度ωm1が算出され、その角速度ωm1は、加算器601に出力される。
また、慣性センサー31により、各検出軸の回りの角速度が検出され、その検出値は、角速度算出部621に出力される。角速度算出部621では、前記検出値に基づいて、第1アーム12の第1回転軸O1の回りの角速度ωA1が算出され、その角速度ωA1は、減算器571に出力される。
変換部581は、振動角速度ωA1sを第1駆動源401における角速度ωm1sに変換し、その角速度ωm1sを補正値算出部591に出力する。この変換は、振動角速度ωA1sに、第1駆動源401のモーター401Mと第1アーム12との間、すなわち、関節171における減速比を乗算することで得ることができる。
加算器601には、角速度ωm1が入力され、また、補正値Ka・ωm1sが入力される。加算器601は、角速度ωm1と補正値Ka・ωm1sとの加算値を角速度フィードバック値ωfbとして減算器531に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。
減算器532には、角速度指令ωcが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωfbが入力される。減算器532は、これら角速度指令ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差(第2駆動源402の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωfbを減算した値)を角速度制御部542に出力する。
角速度算出部562では、第2角度センサー412から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第2駆動源402の角速度ωm2が算出され、その角速度ωm2は、加算器602に出力される。
また、慣性センサー31により、各検出軸の回りの角速度が検出され、その検出値は、角速度算出部621に出力される。角速度算出部622では、前記検出値に基づいて、第2アーム13の第2回転軸O2の回りの角速度ωA2が算出され、その角速度ωA2は、減算器572に出力される。
補正値算出部592は、角速度ωm2sに予め定められた係数であるゲイン(フィードバックゲイン)Kaを乗算し、補正値(第2補正成分)Ka・ωm2sを求め、その補正値Ka・ωm2sを加算器602に出力する。ゲインKaは、フィードバックゲイン調整部612により、第2回転軸O2に対する第4アーム15の姿勢に応じて調整される。なお、このゲインKaの調整については、後で詳述する。なお、この第2駆動源制御部202におけるゲインKaと、第1駆動源制御部201におけるゲインKaとは、同一でもよく、また、異なっていてもよい。
加算器602には、角速度ωm2が入力され、また、補正値Ka・ωm2sが入力される。加算器602は、角速度ωm2と補正値Ka・ωm2sとの加算値を角速度フィードバック値ωfbとして減算器532に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。
減算器533には、角速度指令ωcが入力され、また、後述する角速度フィードバック値ωfbが入力される。減算器533は、これら角速度指令ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差(第3駆動源403の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωfbを減算した値)を角速度制御部543に出力する。
このようにして、位置フィードバック値Pfbが位置指令Pcと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωfbが角速度指令ωcと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第3駆動源403の駆動電流が制御される。
角速度算出部563では、第3角度センサー413から入力されるパルス信号の周波数に基づいて、第3駆動源403の角速度ωm3が算出され、その角速度ωm3は、加算器603に出力される。
また、慣性センサー31により、各検出軸の回りの角速度が検出され、その検出値は、角速度算出部623に出力される。角速度算出部623では、前記検出値に基づいて、第3アーム14の第3回転軸O3の回りの角速度ωA3が算出され、その角速度ωA3は、減算器573に出力される。
補正値算出部593は、角速度ωm3sに予め定められた係数であるゲイン(フィードバックゲイン)Kaを乗算し、補正値(第3補正成分)Ka・ωm2sを求め、その補正値Ka・ωm3sを加算器603に出力する。なお、この第3駆動源制御部203におけるゲインKaと、第1駆動源制御部201におけるゲインKaとは、同一でもよく、また、異なっていてもよい。また、第3駆動源制御部203におけるゲインKaと、第2駆動源制御部202におけるゲインKaとは、同一でもよく、また、異なっていてもよい。
加算器603には、角速度ωm3が入力され、また、補正値Ka・ωm3sが入力される。加算器603は、角速度ωm3と補正値Ka・ωm3sとの加算値を角速度フィードバック値ωfbとして減算器533に出力する。なお、以降の動作は、前述した通りである。
減算器534には、角速度指令ωcが入力され、また、角速度フィードバック値ωfbが入力される。減算器534は、これら角速度指令ωcと角速度フィードバック値ωfbとの偏差(第4駆動源404の角速度の目標値から角速度フィードバック値ωfbを減算した値)を角速度制御部544に出力する。
このようにして、位置フィードバック値Pfbが位置指令Pcと可及的に等しくなり、かつ、角速度フィードバック値ωfbが角速度指令ωcと可及的に等しくなるように、フィードバック制御がなされ、第4駆動源404の駆動電流が制御される。
なお、駆動源制御部205〜207については、それぞれ、前記第4駆動源制御部204と同様であるので、その説明は省略する。
なお、第1駆動源401の制御においては、前記他の姿勢とは、第4アーム15の長手軸151と第1アーム12の第1回転軸O1とが平行、平行に近いとき以外であり、その1例(典型例)としては、第4アーム15の長手軸151と平行であり、第1回転軸O1と交差し得る第1仮想軸152を想定した場合、その第1仮想軸152と第1回転軸O1とが直交するときである。すなわち、前記1例は、第3回転軸O3と同じ方向から平面視して長手軸151と第1回転軸O1とが直交するときである。
また、ゲインKaの第1の値は、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、0.2以上、0.8以下であることが好ましく、0.3以上、0.6以下であることがより好ましい。より確実に、ロボット1の振動の発振を防止しつつ、その振動を防止することができる。
またθminは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、−45°以上、−10°以下であることが好ましく、−35°以上、−15°以下であることがより好ましい。
なお、θ1は、フィードバックゲイン調整部611が、各駆動源401〜404に設けられた各角度センサー411〜414の検出結果に基づいて求める。
同様に、前述したように、第2駆動源402の制御において、第4アーム15の長手軸151と第2アーム13の第2回転軸O2とが平行であるときに限らず、平行に近いとき、すなわち、第4アーム15の長手軸151に平行な軸である前記第2仮想軸153と第2アーム13の第2回転軸O2とのなす角θ2(図2(c)参照)が所定角度以内である場合もゲインKaを第2の値に設定する。すなわち、第2仮想軸153と第2アーム13の第2回転軸O2とのなす角θ2がθmin以上、θmax以下である場合もゲインKaを第2の値に設定する。
θmaxは、特に限定されず、諸条件に応じて適宜設定されるものであるが、10°以上、45°以下であることが好ましく、15°以上、35°以下であることがより好ましい。
これにより、ロボット1の振動の発振をより確実に防止することができる。
なお、θ2は、フィードバックゲイン調整部612が、各駆動源401〜404に設けられた各角度センサー411〜414の検出結果に基づいて求める。
図14に示すように、まず、第1駆動源401の制御、第2駆動源402の制御のそれぞれにおけるゲインKaの切り替えの基準となる角度範囲を設定する(ステップS101)。本実施形態では、例えば、第1仮想軸152と第1アーム12の第1回転軸O1とのなす角θ1、第2仮想軸153と第2アーム13の第2回転軸O2とのなす角θ2について、それぞれ、「−30°以上、30°以下」に設定する。
次いで、第1仮想軸152と第1アーム12の第1回転軸O1とのなす角θ1が、−30°以上、30°以下であるか否かを判断し(ステップS102)、θ1が、−30°以上、30°以下でない場合は、第1駆動源401の制御におけるゲインKaを第1の値に設定する(ステップS103)。第1駆動源401の制御においては、θ1が−30°以上、30°以下でない場合は、ロボット1の振動が発振し難いので、ゲインKaを第1の値に設定してもロボット1の振動が発振してしまうことがなく、また、ゲインKaを第1の値に設定することにより、振動をより確実に抑制することができる。
次いで、第2仮想軸153と第2アーム13の第2回転軸O2とのなす角θ2が、−30°以上、30°以下であるか否かを判断し(ステップS105)、θ2が、−30°以上、30°以下でない場合は、第2駆動源402の制御におけるゲインKaを第1の値に設定する(ステップS106)。第2駆動源402の制御においては、θ2が−30°以上、30°以下でない場合は、ロボット1の振動が発振し難いので、ゲインKaを第1の値に設定してもロボット1の振動が発振してしまうことがなく、また、ゲインKaを第1の値に設定することにより、振動をより確実に抑制することができる。
このようにして、第1駆動源401の制御におけるゲインKa、第2駆動源402の制御におけるゲインKaを、それぞれ、θ1、θ2に応じて、第1の値と第2の値とのいずれかに設定する。これにより、ロボット1の振動の発振を防止しつつ、振動を抑制することができる。
特に、ロボット1の姿勢、すなわち、第1回転軸O1、第2回転軸O2に対する第4アーム15の姿勢に応じてそれぞれ第1駆動源401の制御におけるゲインKa、第2駆動源402の制御におけるゲインKaを調整するので、ロボット1の振動が発振してしまうことを防止することができ、より確実に、ロボット1の振動を抑制することができる。
また、慣性センサー31としては、前記3つの検出軸を有する角速度センサーに限定されず、例えば、第3アーム14または第4アーム15に、1つの検出軸を有する角速度センサーを3つ設置してもよい。この場合は、各検出軸が互いに直交するように各角速度センサーを設置する。
図15は、本発明のロボットの第2実施形態におけるアーム連結体を示す概略図である。
なお、以下では、説明の都合上、図15中の支持部側を「基端」、その反対側を「先端」と言う。図15では、第1慣性センサー32、第2慣性センサー33、第3慣性センサー34は、それぞれ、その存在を明確にするため、対応するアーム15の外部に図示されている。
図15に示すように、第2実施形態のロボット1では、第1アーム12内に、第1慣性センサー32が設置され、第2アーム13内に、第2慣性センサー33が設置され、第3アーム14内に、第3慣性センサー34が設置されている。
また、第1アーム12における第1慣性センサー32の設置位置は、特に限定されないが、第1アーム12の先端部が好ましい。第1アーム12の振動は、その先端部において最大になるので、これにより、より確実にロボット1の振動を抑制することができる。
同様に、第3アーム14における第3慣性センサー33の設置位置は、特に限定されないが、第3アーム14の先端部が好ましい。第3アーム14の振動は、その先端部において最大になるので、これにより、より確実にロボット1の振動を抑制することができる。
そして、このロボット1では、制御部20における演算を簡略化することができる。すなわち、第1回転軸O1と第2回転軸O2は直交し、また、第2回転軸O2と第3回転軸O3は直交しているので、第1慣性センサー32により第1アーム12の第1回転軸O1の回りの角速度のみが検出され、第2慣性センサー33により第2アーム13の第2回転軸O2の回りの角速度のみが検出される。これによって、特別な演算が不要となり、制御部20の回路構成を簡素化することができる。
また、本発明は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。
なお、駆動源のモーターとしては、それぞれ、前記サーボモーターの他、例えば、ステッピングモーター等が挙げられる。
また、前記実施形態では、ロボットの回転軸の数は、7つであるが、本発明では、これに限定されず、ロボットの回転軸の数は、4つ、5つ、6つまたは8つ以上でもよい。すなわち、前記実施形態では、リストが2本のアームを有しているので、ロボットのアームの本数は、7本であるが、本発明では、これに限定されず、ロボットのアームの本数は、4本、5本、6本または8本以上でもよい。
また、本発明のロボットは、アーム型ロボット(ロボットアーム)に限定されず、他の形式のロボット、例えば、脚式歩行(走行)ロボット等であってもよい。
Claims (5)
- 基台と、
前記基台に連結されて第1回転軸を軸中心として回動する第1アームと、
前記第1アームに連結されて第2回転軸を軸中心として回動し、前記第2回転軸を前記第1回転軸と交差する回転軸の軸方向と平行な回転軸とする第2アームと、
前記第2アームに連結されて第3回転軸を軸中心として回動し、前記第3回転軸を前記第2回転軸と交差する回転軸の軸方向と平行な回転軸とする第3アームと、
前記第3アームに連結されて第4回転軸を軸中心として回動し、前記第4回転軸を前記第3回転軸と交差する回転軸の軸方向と平行な回転軸とし且つ長手形状を成す第4アームと、
前記第1アームを回動させる第1駆動源と、
前記第1駆動源の回転角度を検出する第1角度センサーと、
前記第1アームの前記第1回転軸の角速度または加速度を検出する第1慣性センサーと、
前記第4アームの姿勢を検出する姿勢検出部と、
前記第1駆動源の回転角度から導かれる前記第1アームの前記第1回転軸の角速度と前記第1慣性センサーにより検出された前記第1アームの前記第1回転軸の角速度とから導かれる第1補正成分をフィードバックして前記第1駆動源を制御し、前記姿勢検出部の検出結果に基づいて前記第1補正成分のフィードバックゲインを設定する第1駆動源制御部と、を備え、
前記第1駆動源制御部は、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第1回転軸とが平行であるときの前記第1補正成分のフィードバックゲインを、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第1回転軸とが直交するときの前記第1補正成分のフィードバックゲインよりも低く設定することを特徴とするロボット。 - 前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第1回転軸とが平行であるときの前記第1補正成分のフィードバックゲインは、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第1回転軸とが直交するときの前記第1補正成分のフィードバックゲインの0%以上、70%以下に設定される請求項1に記載のロボット。
- 前記第2アームを回動させる第2駆動源と、
前記第2駆動源の回転角度を検出する第2角度センサーと、
前記第2アームの前記第2回転軸の角速度または加速度を検出する第2慣性センサーと、
前記第2駆動源の回転角度から導かれる前記第2アームの前記第2回転軸の角速度と前記第2慣性センサーにより検出された前記第2アームの前記第2回転軸の角速度とから導かれる第2補正成分をフィードバックして前記第2駆動源を制御し、前記姿勢検出部の検出結果に基づいて前記第2補正成分のフィードバックゲインを設定する第2駆動源制御部と、
を備える請求項1または2に記載のロボット。 - 前記第2駆動源制御部は、前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第2回転軸とが平行であるときの前記第2補正成分のフィードバックゲインを、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第2回転軸とが直交するときの前記第2補正成分のフィードバックゲインよりも低く設定する請求項3に記載のロボット。
- 前記第4アームの長手方向に延びる長手軸と前記第2回転軸とが平行であるときの前記第2補正成分のフィードバックゲインは、前記第3回転軸と同じ方向から平面視して前記長手軸と前記第2回転軸とが直交するときの前記第2補正成分のフィードバックゲインの0%以上、70%以下に設定される請求項3または4に記載のロボット。
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