(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業対象物に対して作業を行う作業手段と、前記作業手段から所定のオフセットを有し前記作業対象物からの距離を測定する変位測定器と、前記変位測定器が測定した前記距離から前記オフセットを差し引いた値から前記作業手段が前記作業対象物に加えるべき仮想の力を生成する力生成部と、前記作業手段に加わる力を検出する力検出器と、前記力検出器から入力される力情報と、前記力生成部から入力される仮想の力情報とから前記作業手段が前記作業対象物に加える力を調整する力調整部と、前記力調整部からの信号をもとに、前記作業手段を駆動させる駆動手段とから構成されることを特徴とする力制御システム。
【請求項２】
上記作業手段の遠隔操作を可能にする遠隔操作手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の力制御システム。
【請求項３】
前記力生成部は、次式（１）として前記仮想の力を生成することを特徴とする請求項１記載の力制御システム。
ＮVZ＝ＧF（dＦZ−Ｋ・Ｄ）  …（１）
ここで、
ＮVZ：前記仮想の力
ＧF：ゲイン係数  ただし、ＧF＜１．０、
dＦZ：前記作業手段が前記作業対象物に加える力で要求される接触力
Ｋ：バネ係数  Ｋ＝dＦZ／Ｄ0
Ｄ0：加えるべき力が零となるバネが平衡状態となる、前記作業手段と前記作業対象物との距離
Ｄ：前記作業手段と前記作業対象物との距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ロボットの力制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボットを用いて効率よく、安全に作業する場合には、ロボットを操作する操作者の熟練度が高いことはもちろんのこと、ロボットが作業対象物に加える力を利用した高精度な力制御システムが要求される。
【０００３】
従来の力制御システムについて、図面を参照しながら説明していく。
【０００４】
図７は、従来の力制御システムのブロック図で、図８（ａ）は、時間に対して作業手段が作業対象物に加える力の関係を示すグラフで、図８（ｂ）は時間に対して作業手段と作業対象物間との距離の関係を示すグラフである。
【０００５】
図７に示されるように、作業対象物２に任意の作業を行う作業手段１１が設けられている。作業手段１１の近傍には、力検出器１３が設けられている。作業手段１１は、ロボットアーム１０によって支持されている。ロボットアーム１０には、運動検出器１２が備えられている。また、力検出器１３には、作業対象物方向の力抽出部８１が接続され、その後力制御処理手段３に接続されている。力制御処理手段３は、ロボット駆動部１に接続され、その後ロボットアーム１０に接続されている。
【０００６】
この様な構成をしている力制御システムの動作は、作業対象物２に対して安全を見込んだある程度の距離まで作業手段１１を近付ける。そして、力検出器１３が作業手段１１に加わる力を検出する。力検出器１３からの検出値ＮSから作業手段１１が作業対象物２に対して加えた力の作業対象物２方向の力成分を抽出部８１で抽出する。抽出した値ＮZRを、力制御処理手段３に送る。力制御処理手段３では、抽出された値ＮZRをもとに、要求される力dＦZを用いて所定の処理を行い、その後ロボット駆動部１に処理した信号を送る。また、運動検出器１２からロボットアーム１０の運動状態を検出し、その検出された信号と力制御処理手段３からの信号をロボットアーム１０に送る。その信号によってロボットアーム１０および作業手段１１を動かしていく。例えば、力検出器１３からの検出値が零であれば、まだ作業手段１１が作業対象物２に接触していないことになり、作業手段１１の移動速度を上げて近付けていく。
【０００７】
ここで、図８（ａ）に示されるように、作業手段１１が作業対象物２に接触するまでの時間内において、作業手段１１が作業対象物２に加える力ＮZは零である。このＮZが零の状態で、図８（ｂ）に示されるように作業手段２と作業対象物２の距離Ｄは、零に近付いていく。そして、距離Ｄが零になったところで、衝撃力が作業手段にかかり、ある値の力が検出される。その後、数回バウンド現象を起こしながら、最終的に作業手段１１が作業対象物２に加える力で要求される接触力dＦZに近付くように収束していく。
【特許文献１】特開平３−２１３２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記のような構成では、力制御システムを開始させた直後では、作業手段が作業対象物に非接触状態であるため、ロボット駆動手段に指令を出しても力検出器によって検出される値は零のままである。すると、作業手段は徐々に大きな移動速度を持ち
、作業対象物に近付いていく。すると、作業手段が作業対象物に接触する瞬間には、この作業手段を設けるロボットの持つ運動量が衝撃力として作業対象物に伝達される。
【０００９】
この衝撃力は、当然ロボットの移動速度が大きいほど大きくなり、作業対象物の剛性が高いほど大きくなるという欠点がある。
【００１０】
また、作業手段の力制御帯域にも依存する。この力制御帯域を広く設定すると、衝撃力は小さく見積もれるが、力検出器が検出する値の精度が悪化するという問題点が出てくる。
【００１１】
さらに、作業手段が作業対象物に接触した後も衝撃力が大きいと、バウンド現象がみられ、要求している作業までに時間がかかる。
【００１２】
また、衝撃力を小さくするために低速で作業手段を移動させると、上記問題点と同様、作業時間がかかり作業効率が悪くなる。
【００１３】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、作業手段がある運動量を持って作業対象物に接触するときに生じる過大な衝撃力を緩和させ、作業対象物にも悪影響を及ぼさない力制御システムの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明は、作業対象物に対して作業を行う作業手段と、前記作業手段から所定のオフセットを有し前記作業対象物からの距離を測定する変位測定器と、前記変位測定器が測定した前記距離から前記オフセットを差し引いた値から前記作業手段が前記作業対象物に加えるべき仮想の力を生成する力生成部と、前記作業手段に加わる力を検出する力検出器と、前記力検出器から入力される力情報と、前記力生成部から入力される仮想の力情報とから前記作業手段が前記作業対象物に加える力を調整する力調整部と、前記力調整部からの信号をもとに、前記作業手段を駆動させる駆動手段とから構成されている。
【００１５】
以上述べたように本発明の構成によれば、変位測定器によって作業手段と作業対象物との距離を測定することにより、その距離によって作業手段が作業対象物に加える力が決定される。また、距離によって作業手段の移動速度も制御できる。すると、作業手段がある運動量を持って作業対象物に接触するときに生じる過大な衝撃力を緩和させることができる。それと同時に、作業対象物にも過大な衝撃力が加えられないため、破損などの悪影響を及ぼさない力制御システムとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成により、作業時間が短縮され、接触時の過大な衝撃力がほとんど加わらず、作業対象物の破損や破損による事故などを防止する力制御システムが実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明していく。
（実施例１）
図１は、力制御システムの第１実施例のブロック図で、図２は、作業手段周辺の平面図で、図３（ａ）は、時間に対して作業手段が作業対象物に加える力の関係を示すグラフで、図３（ｂ）は、時間に対して作業手段と作業対象物間との距離の関係を示すグラフある。
【００１８】
図１に示されるように、作業対象物２に任意の作業を行う作業手段１１が設けられている。作業手段１１の近傍には、６軸の力センサなどの力検出器１３が設けられている。作
業手段１１は、力検出器１３を介してロボットアーム１０によって支持されている。ロボットアーム１０には、運動検出器１２が備えられている。また、力検出器１３には、作業対象物方向の力を抽出する抽出部８１が接続されている。作業手段１１近傍には、光センサなどの変位測定器１４が設けられている。変位測定器１４には、力生成部４が接続されている。抽出部８１と力生成部４は、力調整部５に接続され、力調整部５は力制御処理手段３に接続されている。力制御処理手段３は、ロボット駆動部１に接続され、ロボット駆動部１はロボットアーム１０に接続されている。
【００１９】
また、作業手段１１周辺は、具体的には図２のように構成されている。まず、ロボットアーム１０に、６軸の力検出器１３が接続されている。力検出器１３には、回転研磨機２１（作業手段）が固定されている。回転研磨機２１の一部には、変位測定器１４が設けられている。そして、回転研磨機２１は、作業対象物２と対向配置されている。
【００２０】
この様な構成をしている力制御システムの動作について説明していく。回転研磨機２１と作業対象物２との表面のなす角度がφのときが、回転研磨機２１の動作時の理想的な状態である。変位測定器１４は、（９０°−φ）の角度がなす方向の距離ＺHを測定している。また、回転研磨機２１と変位測定器１４との間には、オフセットＺ0がある。実際の作業対象物２と回転研磨機２１との距離Ｄは、ＺHからＺ0を差し引いた距離である。
【００２１】
回転研磨機２１を動作状態にし、変位測定器１４で距離Ｄを測定しながら作業対象物２に近付いていく。力生成部４では、距離Ｄから作業対象物２に対して回転研磨機２１が最初に加えるべき仮想の力ＮVZ（以下、仮想反力と呼ぶ）を生成するような以下の式（１）の処理を行う。
【００２２】
ＮVZ＝ＧF（dＦZ−Ｋ・Ｄ）  …（１）
ただし、ＧF＜１．０
dＦZ：回転研磨機２１が作業対象物に加える力で要求される接触力（以下、要求押し付け力と呼ぶ）
Ｋ：バネ係数  Ｋ＝dＦZ／Ｄ0
Ｄ0：加えるべき力が零となるバネが平衡状態となる距離
なお、ＧFは最大力を制限するゲイン係数で、ほぼ１．０に設定してある。バネ係数Ｋは、作業対象物２の表面の剛性より１桁以上小さい値に設定している。この設定により、回転研磨機２１が作業対象物２に近付くにつれて、仮想反力ＮVZは大きくなり、ＮVZは最大でも要求押し付け力dＦZより小さい値をとる。
【００２３】
また、力検出器１３の出力は、抽出部８１で回転研磨機２１の姿勢情報を用いて座標変換される。そして、押し付け方向に加えられる力ＮRZ（以下、面押し付け方向の反力と呼ぶ）が抽出される。この面押し付け方向の反力ＮRZとＮVZとが力調整部５に送られる。力調整部５では、以下の式（２）の処理を行う。
【００２４】
ＮRZ≧ＧF・dＦZ  ならば  ＮZ＝ＮRZ
ＮRZ＜ＧF・dＦZ  ならば  ＮZ＝ＮVZ  …（２）
ただし、ＮZ：力調整部５の出力
ＮRZ：面押し付け方向の反力
そして、力調整部５からの出力値ＮZは、回転研磨機２１が作業対象物２と接触した後も面押し付け方向の反力ＮRZが仮想反力ＮVZを越えるまでは、ＮVZを出力し、ＮRZがＮVZを越えるとＮRZを出力する。
【００２５】
そして、力制御処理手段３は、力調整部５からの出力値ＮZと、要求押し付け力dＦZとの信号が入力され、ＮZがdＦZに整定されるようにフィードバック制御され、ロボット駆
動部１に処理信号が送られる。
【００２６】
運動検出器１２は、ロボットアーム１０の各軸の位置や速度を検出している。その検出した信号をロボット駆動部１に送る。ロボット駆動部１に入力される力制御処理手段３からの信号と、運動検出器１２からの信号とからロボットアーム１０の動作を決め、回転研磨機２１が動作可能となる。
【００２７】
図３に示されるように、回転研磨機２１が作業対象物２に接触した（距離Ｄが零になった）ときに、回転研磨機２１に加えられる力のオーバシュートもほとんどなく、バウンド現象もみられない。また、dＦZへの整定時間も短縮されている。
【００２８】
このような動作を行う理由としては、回転研磨機２１の力制御を始めた時点での距離Ｄは、式（１）で定義されたバネ係数Ｋと要求押し付け力dＦZより決まる平衡距離Ｄ0より大きいため、式（１）よりＮVZ（図３中実線）は負の値となる。力調整部５での処理を式（２）のように選んだので、力制御処理手段３のフィードバック入力が零のままの従来よりも急速に接近するような信号がロボット駆動部１へ出力される。なお、図３の動作開始時に検出されるＮRZ（図３中破線）が零でないのは、６軸の力検出器１３で回転研磨機２１の慣性力が検出されるためである。
【００２９】
回転研磨機２１が作業対象物２に近付き平衡距離Ｄ0より小さくなると、仮想反力ＮVZは正の値となり力制御処理手段３のフィードバック入力ＮZも正の値となる。これによって、ロボット駆動部１への信号は、回転研磨機２１の移動速度を減速させるものとなり、急速に零に近付く。そして、回転研磨機２１が作業対象物２に接触する瞬間には、速度はほぼ零である。そのため、回転研磨機２１の運動量がほぼ零であるため、作業対象物２にはほとんど衝撃力はかからない。
【００３０】
接触直後は、作業対象物２からの衝撃力が、作業対象物２の剛性によって急激に上昇していく。しかし、面押し付け方向の反力ＮRZが仮想反力ＮVZを越えるまでは、力調整部５からの出力信号はＮRZであり、回転研磨機２１の移動速度はほとんど零に近い低速度のまま、作業対象物２を押し続ける。そして、力調整部５の出力信号が、ＮRZに切り替わると、通常の力制御のステップ応答となり、最終的に要求される接触力dＦZに整定される。
【００３１】
その後、押し付け方向の力制御を保ったまま作業対象物２の面に対して水平方向に移動する移動信号を出力して作業対象物２の表面を研磨していく。また、変位測定器１４によって、研磨作業中の作業面に対する回転研磨機２１の姿勢を保つように姿勢制御している。
【００３２】
このような動作を行う力制御システムでは、実際の作業を開始するまでに費やされる整定時間が短くてすみ、作業対象物２に過大な衝撃力を加えることがないため、作業対象物２や回転研磨機２１の破損や破損による事故を防止することができる。さらに、力検出器１３の力帯域幅を大きくする必要がないため、検出値の精度も劣化することがなく、高精度の力検出が可能である。
（第２実施例）
図４は、本発明の力制御システムの第２実施例のブロック図である。
【００３３】
第２実施例の特徴は、ジョイスティックにより監視モニタを見ながら操作し、例えばピン（作業対象物）を把持して穴から引き抜き、任意の穴にピンを挿入するといった遠隔作業が可能な点である。
【００３４】
作業対象物２に任意の作業を行う作業手段１１が設けられている。作業手段１１の近傍
には、６軸の力センサなどの力検出器１３が設けられている。作業手段１１は、力検出器１３を介してロボットアーム１０によって支持されている。ロボットアーム１０には、運動検出器１２が備えられている。作業手段１１近傍には、光センサなどの変位測定器１４が設けられている。変位測定器１４は、力生成部４に接続されている。３自由度を持つ姿勢用ジョイスティック６ａ（遠隔操作手段）と３自由度を持つ並進用ジョイスティック６ｂ（遠隔操作手段）は、速度の抽出処理部８３と力制御処理手段３とに接続されている。速度の抽出処理部８３は、力生成部４に接続されている。力検出器１３と力生成部４は、力調整部５に接続され、力調整部５は力制御処理手段３に接続されている。力制御処理手段３は、速度制御部８に接続され、速度制御部８はロボットアーム１０に接続されている。作業手段１１は、例えばグリッパが使用される。
【００３５】
このような構成をした第２実施例の動作について説明していく。
【００３６】
変位測定器１４は、作業対象物２から変位測定器１４が取り付けてある部分までの距離ＺHを測定する。測定値が変位測定器１４の検出範囲を越えてもＺHが検出範囲限界値となるように設定している。このＺHは、力生成部４に入力され、力生成部４で作業対象物２に対して作業手段１１が加えるべき仮想の力ＮVZ（以下、仮想反力と呼ぶ）を生成する。
【００３７】
力生成部４では、以下の式（３）の処理を行い距離Ｄを算出する。
【００３８】
Ｄ＝ＺH−ＺH0  …（３）
ただし、ＺH0：作業対象物２方向のオフセット値
ここで、ＺH0は、遠隔操作開始時を零とする。そして、作業手段１１に姿勢用ジョイスティック６ａ、並進用ジョイスティック６ｂから指令速度が出される度に、その都度距離Ｄが零となるようにオフセット調整されている。
【００３９】
そして、姿勢用ジョイスティック６ａ、並進用ジョイスティック６ｂからの指令速度d
Ｖに応じた速度調整を行っていく。速度の抽出処理部８３では、dＶを作業手段１１の座標系に変換し、要求される速度dＶZを抽出する。抽出されたdＶZは力生成部４に入力され、距離Ｄとから以下の式（４）の処理を行って仮想反力ＮVZを力生成部４で生成する。
【００４０】
Ｄ0／Ｄ≧１  ならば  ＮVZ＝ＧF・dＦZ
Ｄ0／Ｄ＜１  ならば  ＮVZ＝ＧF・dＦZ・Ｄ0／Ｄ  …（４）
ただし、dＦZ：指令速度に依存する最大設定力（dＦZ＝dＶZ／ＫFV）
ＧF：仮想反力ＮVZを最大設定力未満とする係数（ＧF＜１．０）
ＫFV：ゲイン係数
Ｄ0：ピン挿入量の変位量（平衡変異）
なお、ＧFはほぼ１．０に設定されている。
【００４１】
このようにＮVZはdＶZに依存するが、dＶZを一定にすれば、ピン先端部がピン穴表面（Ｄ＝Ｄ0まで）の位置に移動するまではＮVZは徐々に大きくなり、それ以後は、ほぼ最大設定力であるＮVZ（ＧF・dＦZ・１．０）が得られる。
【００４２】
このように生成されたＮVZと、力検出器１３から検出される作業手段１１が作業対象物２に加える力ＮR（以下、検出反力と呼ぶ）との信号が力調整部５に入力される。力調整部５では、力検出器１３の出力信号ＮRから作業対象物２に対して作業手段１１が押し付ける力ＮRZ（以下、押し付け方向の反力と呼ぶ）の成分を抽出する。そして、ＮVZに絶対値とＮRZの絶対値とを比べて、大きい方を作業手段１１が作業対象物２に加えるべき力ＮZとして（式５参照）、座標系をベース座標に変換して力Ｎとして力制御処理部３に出力する。
【００４３】
｜ＮRZ｜≧｜ＮVZ｜  ならば  ＮZ＝ＮRZ
｜ＮRZ｜＜｜ＮVZ｜  ならば  ＮZ＝ＮVZ  …（５）
なお、力調整部５からの出力信号ＮZは、作業手段１１の座標ではなく、ロボットアーム１０基部のベース座標系である。そのため、力調整部５内で座標変換処理して６次元の力Ｎに変換し力制御処理手段３に出力している。
【００４４】
Ｎは力制御処理手段３内の力−速度変換部で６次元の補正速度量に変換される。そして、力制御処理手段３内の速度補正部で姿勢用ジョイスティック６ａと並進用ジョイスティック６ｂとからの指令速度dＶと補正速度量とを補正調整して、速度制御部８へ信号を出力する。そして、その信号を用いてロボットアーム１０、作業手段１１を動作させる。
【００４５】
要求される速度dＶZを一定にしていても仮想反力ＮVZが式（４）により、反比例で上昇し、結果として作業手段１１の速度が作業対象物２に近付くにつれて減速していく。つまり、操作者が指令速度dＶZを落とせば、その指令量に応じてＮVZも小さくなるので作業手段１１の移動速度も小さくなっていく。
【００４６】
近接した後の動作は、式（４）にあるようにＮVZは操作速度に一定ゲインをかけた値となり、実際の作業としてピン（作業対象物）などの挿入方向には依存しない。このＮVZで速度補正すれば、ＧFの効果でピンの挿入方向の動作速度は、極めて零に近いが指令速度に比例した低速動作となる。ただし、挿入操作時の押し付け方向の反力ＮRZは、ピンと穴との摩擦やかじりによって零ではない。特にかじりが生ずればＮRZは、ＮVZ以上の大きな値となる。この場合には、式（５）に示されるように、かじりが悪化しなように速度補正が行われる。
【００４７】
このように動作する第２実施例では、速度補正の変動幅が小さく、結果的にピンのかじりなどによる作業上の悪影響の防止に寄与する。また、ＮRZとＮVZとを比べて大きい値を用いて速度補正をするため、摩擦力やかじりなどが解除されてＮRZが減少しても、速度補正量そのものはほとんど変化しない。つまり、従来よりもピンの挿入時の速度むらが小さく、滑らかな挿入ができる。同時に、バウンド現象も抑えられる。
【００４８】
ピンを引き抜くときにも、力のかかる方向が挿入時とは逆になるが、上記したような動作が可能である。また、操作経験の少ない初心者が操作者であっても、ジョイスティックによるピンの挿入、引き抜きなどの作業が安全で、容易に遠隔操作によって可能となる。（実施例３）
図５は、力制御システムの第３実施例のブロック図で、図６は、力制御システムの第３実施例に係る作業手段周辺の斜視図である。
【００４９】
第３実施例の特徴は、変位測定器を複数設けることによって、はめ合い取り付け作業を容易にしたことである。図５に示されるように第３実施例の構成は、作業対象物２に任意の作業を行う作業手段１１が設けられている。作業手段１１の近傍には、６軸の力センサなどの力検出器１３が設けられている。作業手段１１は、力検出器１３を介してロボットアーム１０によって支持されている。ロボットアーム１０には、運動検出器１２が備えられている。作業手段１１近傍には、光センサなどの変位測定器１４ａ、１４ｂ、図示されない１４ｃが作業手段１１の軸回りに１２０°間隔で３つ設けられている（図６参照）。変位測定器１４には、変位・角度変換部８４が接続される。変位・角度変換部８４には、力生成部４が接続されている。力センサ１３と力生成部４は、力調整部５に接続され、力調整部５は力制御処理部３に接続されている。力制御処理手段３は、速度制御部７に接続され、速度制御部７はロボットアーム１０に接続されている。
【００５０】
このような構成をした第２実施例の動作について説明していく。変位測定器１４ａ、１４ｂ、１４ｃを設けることにより、作業手段１１と作業対象物２との距離ＺHを測定することは勿論のこと、作業手段１１の作業面に対するヨー姿勢角θYH、ピッチ姿勢角θPHも検出できる。また、力検出器１３では、実際に検出される作業手段１１の力の成分ＮRX、ＮRY、ＮRZ、と回転モーメントＴRZとが検出される。
【００５１】
変位測定器１４で測定された値は、変位・角度変換部８４に入力される。変位・角度変換部８４では、入力された値から所定の処理を施して、距離ＺH、ヨー姿勢角θYH、ピッチ姿勢角θPHを力生成部４に出力する。力生成部４では、作業手段１１に対する作業対象物２面のヨー角θYH0、ピッチ角θPH0を入力されたヨー姿勢角θYH、ピッチ姿勢角θPHから引き、偏差角を求める。この偏差角にあらかじめ設定した任意係数を乗じ、実際の作業対象物２面のヨー角θYH0で座標変換する。そして、作業手段１１の座標系でのＸ軸回りの回転モーメントＴVX、Ｙ軸回りの回転モーメントＴVYを求め、力調整部５に出力する。
【００５２】
また、力生成部４内で距離ＺHは、作業手段１１が把持している重量物の先端から作業対象物２までの距離Ｄに変換され、以下の式（６）を用いて処理される。
【００５３】
Ｚ≦−ε  ならば  ＮVZ＝０
−ε＜Ｚ＜Ｚ0  ならば  ＮVZ＝−Ｋ（Ｚ−Ｚ0）
Ｚ≧Ｚ0  ならば  ＮVZ＝０  …（６）
ただし、Ｋ：バネ係数
Ｚ0：オフセット値
ε：最大位置誤差
なお、Ｚ≦−εにおいて作業対象物２に加えるべき仮想の力ＮVZ（以下、仮想反力と呼ぶ）を零としている理由は、作業手段１１が接触状態での力制御は、検出される力のみを用い、はめ合い取り付け後の精度を従来と同じにする意図がある。しかし、式（５）、（６）で用いたリミット処理［Ｚ≦−ε  ならば  ＮVZ＝ＫＺ0］でも問題はない。
【００５４】
このように求められたＮVZが、力調整部５に入力される。力調整部５では、入力された値ＮVZとＴVX、ＴVYとを用いて、以下の式（７）を用いてＮZが処理され、その後ベクトルＮRX、ベクトルＮRY、ベクトルＮZ、ベクトルＴVX、ベクトルＴVY、ベクトルＴRZを座標変換し、力信号Ｎを求める。
【００５５】
ＮRZ≧ＮVZ  ならば  ＮZ＝ＮRZ
ＮRZ＜ＮVZ  ならば  ＮZ＝ＮVZ  …（７）
つまり、作業手段１１の並進力には、検出される値ＮRZと仮想反力値ＮVZとを比較し、大きい値をＮZに用いる。そして不足情報のモーメントを回転モーメントで補い、指令位置dＰと同一のベース座標系に変換して位置制御部７に出力している。
【００５６】
位置制御部７には、運動検出器１２からのロボットアーム１０の運動状態も入力され、力制御処理手段３からの信号と共に作業手段１１の動作を実現している。このような動作を行う力制御システムでは、力検出器１３から検出される値の次元以上の６自由度を制御可能となる。さらに、作業手段１１が作業対象物２に加える衝撃力が小さく、安全に迅速に、はめ合い取り付け作業が可能となっている。
【００５７】
また、本発明は上記実施例に限定されることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できることはいうまでもない。例えば、変位測定器や光センサは、その動作が実現されれば取り付け場所はどこでも良く、個数もいくつでも構わない。また、作業手段としては、前述の回転研磨機、グリッパに限らず、他の一般的な手先効果器を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の力制御システムの第１実施例のブロック図
【図２】本発明の力制御システムの第１実施例に係る作業手段周辺の平面図
【図３】本発明の力制御システムの時間に対する作業手段が作業対象物に加える力の関係を示すグラフと、時間に対する作業手段と作業対象物との距離の関係を示すグラフ
【図４】本発明の力制御システムの第２実施例のブロック図
【図５】本発明の力制御システムの第３実施例のブロック図
【図６】本発明の力制御システムの第３実施例に係る作業手段周辺の斜視図
【図７】従来の力制御システムのブロック図
【図８】従来の力制御システムの時間に対する作業手段が作業対象物に加える力の関係を示すグラフと、時間に対する作業手段と作業対象物との距離の関係を示すグラフ
【符号の説明】
【００５９】
１  ロボット駆動部
２  作業対象物
３  力制御処理手段
４  力生成部
５  力調整部
６ａ  姿勢用ジョイスティック
６ｂ  並進用ジョイスティック
７  位置制御部
８  速度制御部
１０  ロボットアーム
１１  作業手段
１２  運動検出器
１３  力検出器
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  変位測定器
２１  回転研磨機（作業手段）
８１  抽出部
８３  抽出処理部
８４  変位・角度変換部
【図１】
0003718515.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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