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ロボットアーム・ハンド操作制御方法、ロボットアーム・ハンド操作制御システム コモンズ

国内特許コード P140010737
整理番号 03-89
掲載日 2014年7月7日
出願番号 特願2003-204138
公開番号 特開2005-046931
登録番号 特許第3742879号
出願日 平成15年7月30日(2003.7.30)
公開日 平成17年2月24日(2005.2.24)
登録日 平成17年11月25日(2005.11.25)
発明者
  • 荒川 佳樹
出願人
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
発明の名称 ロボットアーム・ハンド操作制御方法、ロボットアーム・ハンド操作制御システム コモンズ
発明の概要 【課題】ロボットアーム・ハンドの操作制御において、操作者M側に装着するセンサー20・21等の機器を極力少なくし、違和感をなくし、かつアーム10の各関節角度算出計算を簡便にする方法を実現する。そして、ロボットアーム・ハンド01のスムースな制御および衝突回避制御を実現する。
【解決手段】以下の4手段を用いる。(1)操作者Mの前腕手首側に3次元位置方向センサー21を1個装着(2)このセンサーデータから、まずロボットアーム10の肘の位置を算出(3)この肘の位置およびセンサーデータから他のすべての関節角度を求めるこれにより、装着センサは1個のみとなり、かつアームの各関節角度算出も大幅に単純化され厳密解を求めることができる。 また、ロボットアーム・ハンドのスムースな制御、およびロボットアーム・ハンドの衝突回避制御を実現するために、(4)3次元幾何モデルを用いる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



従来のロボットアーム・ハンドの制御方法は、図7に示すように、主に以下の3つの方式が提案されている。

▲1▼マスターアーム方式

図7(b)に示すように、制御されるスレーブアームSAと同じ軸構成等を持つマスターアーム25を操作する側に用意する。そして、マスターアーム25の関節角度等を直接検出し、この各関節角度データをスレーブアームSAに送ることにより、スレーブアームSAを制御する。これにより、スレーブアームSAは、マスターアーム25の動きを忠実に再現する(例えば、非特許文献1参照。)。

▲2▼モーションキャプチャー方式

図7(c)に示すように、操作者Mの腕と手の主要部(各関節)にセンサーを装着し、操作者Mの腕と手の関節の動きを検出する。すなわち、複数(多数)の3次元位置方向センサー26を用いて、操作者Mの腕と手の動きを精度よく検出する(例えば、非特許文献2参照。)。

▲3▼逆変換方式

図7(d)に示すように、操作者Mの手の甲等に付けた3次元位置方向センサー26(1カ所のみ)により3次元位置と方向等を検出し、このデータを用いて、アーム各関節の角度を求める(逆変換を行う)(例えば、非特許文献3参照。)。





【非特許文献1】

人間型ロボットで産業車両の運転ができる可搬性遠隔操作システムを開発、[online]、平成14年3月18日、川崎重工業株式会社、[平成15年7月28日検索]、インターネット<URL:http://www.khi.co.jp/khi_news/2002data/c3020318-1.htm>

【非特許文献2】

新方式!!リアルタイムモーションキャプチャーシステム、[online]、平成13年9月17日、日商エレクトロニクス株式会社デバイス&テクノロジー営業統括部3Dシステムグループ、[平成15年7月28日検索]、インターネット<URL:http://www.nissho-ele.co.jp/3d/MotionCapture/Reactor.htm>

【非特許文献3】

計測自動制御学会編著、「生体とロボットにおける運動制御」、計測自動制御学会、1997年4月

産業上の利用分野



本発明は、ロボットアームおよびハンドの操作制御の方法およびそのシステムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ロボットアーム及びロボットハンドの操作のために少なくとも一部を操作者に装備させてなるアーム・ハンド操作部と、前記アーム・ハンド操作部に接続され前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの制御を行うための所定処理を行うアーム・ハンド制御処理部とを具備するロボットアーム・ハンド操作制御システムにおいて、前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの操作制御を行う方法であって、
前記アーム・ハンド操作部を構成し且つ操作者の前腕の所定位置に装着した3次元位置方向センサーを用いて、操作者の前腕の所定位置の3次元位置と方向とを検出する検出ステップと、
前記検出ステップで検知した3次元位置データと方向データとに基づき、まずロボットアームの肘の3次元位置を示す3次元位置データを算出する肘位置算出ステップと、
前記肘位置算出ステップで算出した3次元位置データおよび前記検出ステップで検知した3次元位置データと方向データから、ロボットアームの各関節の角度を算出する角度算出ステップと
を有するロボットアーム・ハンド操作制御方法。

【請求項2】
前記所定位置が、操作者の前腕の手首側であることを特徴とする請求項記載のロボットアーム・ハンド操作制御方法。

【請求項3】
ロボットアーム及びロボットハンドの操作のために少なくとも一部を操作者に装備させてなるアーム・ハンド操作部と、前記アーム・ハンド操作部に接続され前記ロボットアーム及び前記ロボットハンドの制御を行うための所定処理を行うアーム・ハンド制御処理部とを具備するロボットアーム・ハンド操作制御システムであって、
前記アーム・ハンド操作部を構成し且つ操作者の前腕の所定位置に装着した3次元位置方向センサーを用いて、操作者の前腕の所定位置の3次元位置と方向とを検出する検出手段と、
前記検出手段で検知した3次元位置データと方向データとに基づき、まずロボットアームの肘の3次元位置を示す3次元位置データを算出する肘位置算出手段と、
前記肘位置算出手段で算出した3次元位置データおよび前記検出手段で検知した3次元位置データと方向データから、ロボットアームの各関節の角度を算出する角度算出手段と
を備えたロボットアーム・ハンド操作制御システム。

【請求項4】
前記所定位置が、操作者の前腕の手首側であることを特徴とする請求項記載のロボットアーム・ハンド操作制御システム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003204138thum.jpg
出願権利状態 登録
※ 詳細内容の開示にあたっては、別途、JSTと秘密保持契約を締結していただくことが必要となります。


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