JPS6377671A

JPS6377671A - ロボツト装置

Info

Publication number: JPS6377671A
Application number: JP21951486A
Authority: JP
Inventors: 青木　立; 太郎岩本; 吉男中島; 広志山本; 郁雄竹内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-19
Filing date: 1986-09-19
Publication date: 1988-04-07

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ロボット装置に係り、好適な動作領域が得ら
れるロボット装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、動作領域を拡大し得るロボット装置としては、特
開昭５７−８３３８６号公報に記載のように、ロボット
アームを備えた本体に、移動手段を備えているものがあ
る。この装置では、移動手段を固定すると、エンドエフ
ェクタの動作領域は限定される。この動作領域を越えた
所で作業をしようとする場合５作業を中断し、移動手段
により本体を移動してエンドエフェクタを動作領域のほ
ぼ中央に移動させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来例では、作業範囲を越えた場合、ロボットアー
ムを備える本体を移動するために、ロボットアームの動
作を一時停止しなければならなかった。従って１作業能
率が悪いという問題があった。また、ロボットアームを
備える本体の移動。

およびエンドエフェクタを動作領域の境界近傍から動作
領域の中央に移動させることが自動化されていないため
、オペレータの作業量が増えるという問題があった。

本発明の目的は、動作領域を越えたところで作業する場
合、作業を中断することなく、動作領域を自動的に拡大
することができるロボット装置を提供することにある。

〔問題点を解決すめための手段〕

本発明の上記の目的は、第１の駆動装置により作動する
ロボットアームと、その先端に設けたエンドエフェクタ
と、ロボットアームの基部を駆動する第２の駆動装置と
を備えるロボット装置において、前記エンドエフェクタ
の位置検出装置と。

ロボットアームの駆動位置検出装置と、前記エンドエフ
ェクタの位置検出装置で検出された位置が予め設定した
動作領域内であるか否かを判別する判別回路と、℃の判
別回路からの領域外の判別によりエンドエフェクタを動
作領域内に移動させる信号を第１の駆動装置に出力する
ロボットアーム移動制御装置と、エンドエフェクタの移
動量と逆方向にロボットアーム基部を移動させる信号を
第２の駆動装置に出力するロボットアーム基部移動制御
装置とを備えることにより達成される。

〔作用〕

エンドエフェクタの動作領域内に、エンドエフェクタで
実際に作業を行う作業領域を任意に設定する。エンドエ
フェクタがこの作業領域内にあるかどうかを判別回路に
より判断する。エンドエフェクタが作業領域の外にある
場合は、エンドエフェクタを作業領域５内に収めるため
に必要なエンドエフェクタの移動量を求め、その結果に
基づいて、エンドエフェクタを作業領域５内に移動する
。

また、同時に、エンドエフェクタの移動量を相殺するよ
うにロボットアームの基部を移動する。これにより、エ
ンドエフェクタを作業領域内に位置決めし、その動作領
域を拡大することができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の装置の一実施例を示すもので。

この図において、１はロボット本体、２はロボット本体
１に設けたロボットアーム、３はロボットアーム２の先
端に設けたエンドエフェクタ、４は、ロボット本体１に
設けた車輪等の移動手段である。

５はエンドエフェクタの動作領域を示し、６はその動作
領域５内に設定された作業領域を示す、７〜９はそれぞ
れロボットアームの関節駆動用のモータ、１０〜１２は
ロボットアームの関節角度を検出するポテンショメータ
、１３は移動手段４の駆動用のモータ、１４は移動手段
の移動位置を検出する検出器、１５はエンドエフェクタ
３の位置、姿勢を設定する入力手段、１６は制御装置で
、この制御装置１６は動作領域５およびこの領域５内に
おけるエンドエフェクタ３の作業領域６を設定する領域
設定器１７と、ポテンショメータ１０〜１２からの関節
角にもとづいてエンドエフェクタ３の位置を求めるエン
ドエフェクタ位置検、’ＢＦａ１８と、エンドエフェク
タ位置検出器１８からのエンドエフェクタ位置を入力手
段１５から目標位置に補正する比較器１９と、エンドエ
フェクタ３の位置が作業領域設定器１７で設定された作
業領域内にあるか否かを判別する判別器２ｏと、判別器
２０からの作業領域外の指令にもとづいてエンドエフェ
クタ３を作業領域６内に移動させるためのエンドエフェ
クタ移動量を出力するエンドエフェクタ移動量演算装置
２１と、エンドエフェクタの移動量と逆方向にロボット
アーム本体コを移動させるためロボット本体移動量を出
力するロボット本体８動量演算装置２２とを鍔えている
。

２３〜２６は比較器である。

前述した作業領域設定器１７はエンドエフェクタ３が動
作領域５および作業領域６内で作動するときのロボット
アーム２の各関節角度θを次の（１）式で示すように記
憶している。

ａ≦θ≦ｂ　　　　　　　　　　　　・・・（１）ただ
し、ａ：各関節角度範囲の下限を示す定数ｂ＝各関節角
度範囲の上限を示す定数前述した判別器２０は各関節角度θが上記（１）式の条
件を満すか否かによって、エンドエフェクタ３が予め設
定した動作領域５あるいは作業領域６内にあるか否かを
判別する。さらに前述したエンドエフェクタ移動量演算
装置ｉ２１およびロボット本体移動量演算装置２２は、
エンドエフェクタ３およびロボット本体１の移動量を、
第２図に示すように、エンドエフェクタ３の座標系Ｘａ
、Ｙａ。

Ｚａ　、ロボット本体１の座標系Ｘ１ｊ　Ｙｌｌ　ｚｔ
　ｔさらにロボット本体１の絶対位置を表わすために。

基準座標系ｘ、、ｙ、、ｚ、にもとづいて出力する。

この第２図において、Ａはエンドエフェクタ３を移動さ
せる位置ベクトルを、Ｂはロボット本体１をエンドエフ
ェクタ３の逆方向に移動させる位置ベクトルを、さらに
ｃ、ｃ’は基準座標系Ｘ、、Ｙ□Ｚ１からロボット本体
１を見たときの位置ベクトルを示す。

次に上述した本発明の装置の動作を説明する。

いま、第３図に示すように、ロボット装置のエンドエフ
ェクタ３が動作領域５Ａ内で作業し得る状態θに固定さ
れている。この状態において、エンドエフェクタ３がこ
の動作領域５Ａを越えて作動しようとすると、このロボ
ットアーム２の関節角度情報はエンドエフェクタ位置検
出器１８に取込まれ、エンドエフェクタ３の位置が検出
される。

このエンドエフェクタの位置は判別器２０において、領
域設定器１７からの動作領域５Ａと比較される。この実
施例においては、前述した（１）式にもとづいて動作領
域５Ａにあるか否かを判別する。そして、判別器２ｏは
エンドエフェクタ３が動作領域５Ａ外にあると判別する
と、エンドエフェクタ移動量演算装置２１およびロボッ
ト本体移動量演算装置２２を作動させる。これにより、
演算装置２１．２２はそれぞれ移動手段４を駆動制御し
てロボット本体を符号Ｅで示す位置に移動させると共に
、エンドエフェクタ３を、ロボット本体１の移動によっ
て生じる動作領域５Ｂの中心に移動させる。その結果、
ロボット装置におけるエンドエフェクタ３の動作領域を
５Ａから５Ｂに変更し、その動作領域を拡大させること
ができる。

なお上述の実施例はハード回路による構成を示したが、
マイクロコンピュータによっても実現することができる
。その場合のフローチャート図を第４図に示す。

また、上述の実施例では、エンドエフェクタ３の位置が
動作領域内にあるか否かの判別を、ロボットアームの関
節角度を用いて実施したが、エンドエフェクタ３の位置
と動作領域とを直接比較することも可能である。

また１本発明はロボットアームの動作領域５内に設定し
た作業領域６を拡大する場合にも適用することができる
。この場合には例えば第５図に示すようにドア５０のノ
ブ５１を操作する作業に適する。

また、ロボット本体１の位置決めの誤差は、本体１を固
定したときのエンドエフェクタ３の位置決め誤差より大
きいと考えられる。そこで、ロボットアーム２で作業を
しているときに１本体１を移動すると、エンドエフェク
タ３の位置に誤差が生じる。この位置決め誤差は、作業
内容によっては、無視できない場合がある。

従って、本装置では、作業内容や、オペレータに応じて
、任意に不感帯、すなわち、作業領域６を設定し、この
影響を避けることができる。

なお、上述の実施例においては、移動手段として、車輪
形式のものを示したが、第６図に示すように、ロボット
アーム２の基部に、多関節アーム機構６０を設けてもよ
いし、第７図に示すように、クレーン形式の移動機構７
０を設けても、同様に実現することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ロボットアームのエンドエフェクタが
動作領域を越えて作業を行う際、見かけ上、動作領域が
自動的に拡大するので、作業を中断する必要がない。従
って１作業能率が向上し。

オペレータの負担が軽減する。また、マニピュレータ自
身の動作領域が狭くても広範囲で作業を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明のロボット装置の一例の構成を示す図
、第２図は１本発明における移動原理を示す説明図、第
３図は、本発明の装置の動作状態を示す説明図、第４図
は、本発明の動作を示すフローチャート図、第５図〜第
７図はそれぞれ本発明の装置の他の実施例を示す斜視図
である。１・・・ロボット本体、２・・・ロボットアーム、３・
・・エンドエフェクタ、４・・・移動手段、５・・・動
作領域、６・・・作業領域、７〜９，１３・・・モータ
、１５・・・入ｚ３−ｚｇ−０−比牡ｆ　Ｚ　図 ■３図Ｂ ■　４　図不５　図５ρ−−−にア５Ｉ　−−−ノフ゛第に図６θ−−一タ肉奸アーＡ打ζ構冨　７　図

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の駆動装置により作動するロボットアームと、
その先端に設けたエンドエフェクタと、ロボットアーム
の基部を駆動する第２の駆動装置とを備えるロボット装
置において、前記エンドエフェクタの位置検出装置と、
ロボットアームの基部位置検出装置と、前記エンドエフ
ェクタの位置検出装置で検出された位置が予め設定した
動作領域内にあるか否かを判別する判別回路と、この判
別回路からの領域外の判別によりエンドエフェクタを動
作領域内に移動させる信号を第１の駆動装置に出力する
エンドエフェクタ移動制御装置と、エンドエフェクタの
移動量と逆方向にロボットアーム基部を移動させる信号
を第２の駆動装置に出力するロボットアーム基部移動制
御装置とを備えたことを特徴とするロボット装置。２、判別回路は、エンドエフェクタが動作領域内にある
ときのロボットアームの関節角度と実測の関節角度とを
比較し判別することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のロボット装置。３、判別回路はエンドエフェクタが動作領域内にあると
きの位置情報と実測のエンドエフェクタの位置情報とを
比較し判別することを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のロボット装置。