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ROBOT ARM-HAND OPERATION CONTROL METHOD AND ROBOT ARM-HAND OPERATION CONTROL SYSTEM commons

Patent code P140010737
File No. 03-89
Posted date Jul 7, 2014
Application number P2003-204138
Publication number P2005-046931A
Patent number P3742879
Date of filing Jul 30, 2003
Date of publication of application Feb 24, 2005
Date of registration Nov 25, 2005
Inventor
  • (In Japanese)荒川 佳樹
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人情報通信研究機構
Title ROBOT ARM-HAND OPERATION CONTROL METHOD AND ROBOT ARM-HAND OPERATION CONTROL SYSTEM commons
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a method for minimizing equipment such as sensors 20, 21 mounted to the operator M side in robot arm-hand operation control, eliminating a sense of incongruity and simplifying computation of each joint angle of an arm 10.
SOLUTION: The method uses the following four means. (1) A three-dimensional position-direction sensor 21 is mounted to the forearm wrist side of the operator M. (2) The elbow position of a robot arm 10 is first computed from sensor data. (3) All other joint angles are obtained from the elbow position and sensor data. Only one mounted sensor is thereby required, and computation of each joint angle of the arm is considerably simplified, so that a strict solution can be obtained. (4) A three-dimensional geometric model is used. The smooth control of the robot arm-hand and the collision avoidance control of the robot arm-hand can thereby be realized.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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1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3記載のロボットアーム・ハンド操作制御システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2003204138thum.jpg
State of application right Registered
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