(57)【要約】【課題】エンコーダを必要とすることなく、アームを高精度且つ素早く目標位置へと移動させることが可能なロボット制御装置、ロボット制御方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】  リンク３０及び関節部Ｑ１、Ｑ２を有しており、駆動手段により関節部Ｑ１、Ｑ２を介してリンク３０が駆動するアーム３を備えるロボット２を制御するためのロボット制御装置１であって、アーム３の先端側に設定される基準点ｘ及び移動先である目標点ｘｄを撮像する撮像手段４と、撮像手段４の撮像結果に基づいて、基準点と目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得手段８１と、位置偏差に基づいて、駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段８２と、ＰＷＭ信号を駆動手段に出力し、基準点を目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御手段８３とを備える。【選択図】図１
2015221474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リンク及び関節部を有しており、駆動手段により前記関節部を介して前記リンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのロボット制御装置であって、
前記アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記基準点と前記目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得手段と、
前記位置偏差取得手段によって得られた前記位置偏差に基づいて、前記駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
前記ＰＷＭ信号生成手段によって生成された前記ＰＷＭ信号を前記駆動手段に出力し、前記基準点を前記目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とするロボット制御装置。
【請求項２】
前記アームは、２以上の自由度を有することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御装置。
【請求項３】
前記ＰＷＭ信号生成手段は、下記式（１）によって前記駆動電圧のパルス幅を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のロボット制御装置。
【数１】
2015221474.tif 000008
【請求項４】
リンク及び関節部を有しており、駆動手段により前記関節部を介して前記リンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのロボット制御方法であって、
前記アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより得られた撮像結果に基づいて、前記基準点と前記目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得ステップと、
前記位置偏差取得ステップによって得られた前記位置偏差に基づいて、前記駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、
前記ＰＷＭ信号生成ステップによって生成された前記ＰＷＭ信号を前記駆動手段に出力し、前記基準点を前記目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御ステップと、を含むことを特徴とするロボット制御方法。
【請求項５】
リンク及び関節部を有しており、駆動手段により前記関節部を介して前記リンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのプログラムであって、
前記アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像する撮像ステップと、
前記撮像ステップにより得られた撮像結果に基づいて、前記基準点と前記目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得ステップと、
前記位置偏差取得ステップによって得られた前記位置偏差に基づいて、前記駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、
前記ＰＷＭ信号生成ステップによって生成された前記ＰＷＭ信号を前記駆動手段に出力し、前記基準点を前記目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動手段により関節部を介してリンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのロボット制御装置、ロボット制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業へのロボットの導入が進み、様々な作業を高精度で実現することが求められている。このような要求に対して、従来から高剛性且つ高減速比な機構を用いた繰り返し精度の高いロボットの開発が進められているが、一方で、リンクたわみや据え付け誤差による制御精度の低下や高減速比のギアによる静止摩擦の影響の問題が存在している。
【０００３】
このような問題を解決するために、本発明者らは、これまでにカメラとロボット両方のキャリブレーションを不要とし、且つ、エンコーダレスで、視覚情報とインパクト駆動を複合的に用いて高い精度を実現する制御方法を提案している（例えば、非特許文献１参照）。この非特許文献１の制御方法では、瞬間的に静止摩擦を超えるパルス状の入力電圧パターンをモータに複数回にわたって印加し、微小な角度変位を繰り返し与えることにより、目標値への高精度な手先位置制御を実現している。
【０００４】
また、エンコーダから取得したモータの回転角度情報を用いた制御方法としては、例えば、モータの回転角度とパルス幅を事前に対応付けておき、目標角度に適したパルス幅を入力することにより、モータの回転角度を制御するＰＷＭ制御方式が従来から知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】立花京、山手創一郎、河村晃宏、川村貞夫、「インパクト駆動と視覚情報を用いた高精度ロボット運動制御」、第１４回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会論文集、2013．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のＰＷＭ制御方式では、モータの回転角度とパルス幅を事前に対応付けておき、目標角度に適したパルス幅を入力することで、モータの回転角度を制御しているため、モータ軸への負荷等で物理条件が変化すると、初期状態でのパルス幅と回転角度の関係に誤差が生じる。また、このようなＰＷＭ制御方式では、リンクたわみや据え付け誤差による制御精度の低下を解決することはできない。また、非特許文献１の制御方法では、常に最小単位の角度変位を与え、且つ、自由度同士の干渉を防ぐために、１自由度毎に制御を行っているため、アームの手先位置が目標位置に収束するまでに比較的時間を要するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、エンコーダを必要とすることなく、アームを高精度且つ素早く目標位置へと移動させることが可能なロボット制御装置、ロボット制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るロボット制御装置は、リンク及び関節部を有しており、駆動手段により前記関節部を介して前記リンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのロボット制御装置であって、前記アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の撮像結果に基づいて、前記基準点と前記目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得手段と、前記位置偏差取得手段によって得られた前記位置偏差に基づいて、前記駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、前記ＰＷＭ信号生成手段によって生成された前記ＰＷＭ信号を前記駆動手段に出力し、前記基準点を前記目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係るロボット制御装置は、前記アームが、２以上の自由度を有すること特徴としている。
【００１０】
また、本発明に係るロボット制御装置は、前記ＰＷＭ信号生成手段が、下記式（１）によって前記駆動電圧のパルス幅を設定することを特徴としている。
【数１】
2015221474.tif 000003
【００１１】
また、本発明に係るロボット制御方法は、リンク及び関節部を有しており、駆動手段により前記関節部を介して前記リンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのロボット制御方法であって、前記アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップにより得られた撮像結果に基づいて、前記基準点と前記目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得ステップと、前記位置偏差取得ステップによって得られた前記位置偏差に基づいて、前記駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、前記ＰＷＭ信号生成ステップによって生成された前記ＰＷＭ信号を前記駆動手段に出力し、前記基準点を前記目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御ステップと、を含むことを特徴としている。
【００１２】
また、本発明に係るプログラムは、リンク及び関節部を有しており、駆動手段により前記関節部を介して前記リンクが駆動するアームを備えるロボットを制御するためのプログラムであって、前記アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップにより得られた撮像結果に基づいて、前記基準点と前記目標点との間の位置偏差を求める位置偏差取得ステップと、前記位置偏差取得ステップによって得られた前記位置偏差に基づいて、前記駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成ステップと、前記ＰＷＭ信号生成ステップによって生成された前記ＰＷＭ信号を前記駆動手段に出力し、前記基準点を前記目標点へ向けて移動するように制御する駆動制御ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、アームの先端側に設定される基準点及び該基準点の移動先である目標点を撮像し、この撮像結果に基づいて、基準点と目標点との間の位置偏差を求める。そして、この位置偏差に基づいて、駆動手段を駆動させる駆動電圧をパルス幅変調してＰＷＭ信号を生成し、このＰＷＭ信号を駆動手段へと出力して基準点を目標点へ向けて移動するように制御するので、エンコーダレスで、リンクたわみや据え付け誤差に影響されることなく、且つ、駆動手段の物理条件が初期状態と異なるような場合でも、基準点を目標点へと高精度に移動させることができる。また、本発明によれば、基準点と目標点との間の位置偏差に基づいて、パルス幅を変調したＰＷＭ信号を駆動手段に出力するので、位置偏差に応じてリンクが駆動する大きさを適切に制御することができ、基準点を目標点へと素早く移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るロボット制御装置の構成の一例を示す概略模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロボット制御装置による処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図３】モータへ入力される入力電圧（駆動電圧）パターンの一例を示す図であって、（ａ）は入力電圧が正の場合を示しており、（ｂ）は入力電圧が負の場合を示している。
【図４】実施例１におけるロボットのアーム構造を模式的に示す概略平面図である。
【図５】実施例１におけるロボットのアーム構造を模式的に示す概略側面図である。
【図６】実施例１における各モータへの入力電圧（駆動電圧）と位置偏差の関係を時系列で示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るロボット制御装置１について、図面を参照しつつ説明する。ロボット制御装置１は、図１に示すように、アーム３を備えるロボット２の制御を行うためのものであって、カメラ（撮像手段）４と、カメラ４によって得られる撮像結果を用いて、ロボット２を制御するための各処理等を行うコンピュータ５とを備えている。尚、図１では、ロボット２として、２個のリンク３０と、関節部Ｑ１、Ｑ２を有するアーム３のみを模式的に示しており、関節部Ｑ１、Ｑ２をそれぞれ駆動させる各モータ（駆動手段）及び減速機構については省略して図示している。
【００１６】
ロボット２は、図１に示すように、ＸＹ水平面内で駆動する２自由度のアーム３を備えている。このアーム３は、土台側の基端から先端側へ向けて、回転自在な２個の関節部Ｑ１、Ｑ２が、順にリンク３０を介して連結されている。関節部Ｑ１、Ｑ２は、モータ（不図示）によって、それぞれ１の自由度を持って回転駆動することができるものである。従って、関節部Ｑ１、Ｑ２の回転角度ｑ１、ｑ２を変化させることにより、これらの関節部Ｑ１、Ｑ２を介して、各リンク３０が駆動し、アーム３をＸＹ水平面内で駆動させることができる。
【００１７】
ロボット制御装置１では、このように構成されたロボット２のアーム３の先端側に設定される基準点（手先位置）ｘを当該基準点ｘの移動先である目標点（目標位置）ｘｄへと移動させるための制御を行う。ここでは、基準点ｘは、先端側のリンク３０の先端に位置するように設定されており、目標点ｘｄは、ＸＹ水平面内のアーム３が移動可能な範囲内に設定されている。尚、基準点ｘ及び目標点ｘｄは、カメラ４での視認性を向上させるために色付きのマーカー等を取り付けておくようにしても良い。また、カメラ４は、基準点ｘと目標点ｘｄをそれぞれ視野に捉えられるように、ＸＹ水平面の上に配置されており、撮像面がＸＹ水平面と平行になるように設けられている。
【００１８】
以下、ロボット制御装置１を用いて、アーム３の先端側に設定された基準点ｘを目標点ｘｄへ移動させる際の処理の流れについて図２のフローチャートを用いながら説明する。
【００１９】
まず、ロボット制御装置１では、基準点ｘの移動先である目標点ｘｄを視野に捉えられた状態で基準点ｘをカメラ４により撮像する（Ｓ１０１）。そして、このようにカメラ４によって撮像された画像データ（撮像結果）は、コンピュータ５へと入力される。
【００２０】
コンピュータ５は、カメラ４によって得られた撮像結果を用いて、ロボット２を制御するための各処理等を行うためのものであって、例えば、図１に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６と、ハードディス７と、演算処理部８と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：記憶部）９と、表示部１０と、操作部１１等を備えている。また、これら各部は、互いにシステムバス１２に接続され、このシステムバス１２を介して種々のデータ等が入出力されて、ＣＰＵ６の制御の下、種々の処理が実行される。
【００２１】
ハードディスク７は、カメラ４から入力される撮像結果を用いて、基準点ｘを目標点ｘｄへ移動させるための処理プログラム等を格納している。尚、本実施形態では、このような処理プログラムをハードディスク７に格納している例を示しているが、これに代えて、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（不図示）に格納しておき、この記録媒体から処理プログラムを読み出すように構成することも可能である。
【００２２】
演算処理部８は、ハードディスク７に格納される処理プログラムに基づいて、ＣＰＵ６の制御の下、基準点ｘを目標点ｘｄへ移動させるための処理等を行うものである。ＲＡＭ９は、ハードディスク７から読み出された処理プログラムを一時的に記憶したり、ＣＰＵ６の作業領域等として用いられるものである。
【００２３】
ＲＡＭ９では、関節部Ｑ１、Ｑ２を回転駆動させるために、各モータに入力される駆動電圧値（入力電圧値）が予め記憶されている。ロボット制御装置１では、図３に示すような、基準点ｘと目標点ｘｄとの間の位置偏差Δｘに応じてパルス幅（入力時間）ｔｗｉが変調されるパルス状の駆動電圧パターン（入力電圧パターン）のＰＷＭ信号を各モータへ出力するように制御する。この際、この駆動電圧パターンの電圧値は、各関節部Ｑ１、Ｑ２の最大静止摩擦力に打ち勝つためのトルクを出力させることができる値に設定されている必要がある。従って、ＲＡＭ９は、少なくとも各関節部Ｑ１、Ｑ２の最大静止摩擦力に打ち勝つためのトルクを出力させることができるように予め設定された駆動電圧値ｐｈ、ｎｈを記憶している。尚、ｐｈは正の駆動電圧の大きさを示しており、ｎｈは負の駆動電圧の大きさを示している。また、駆動電圧値ｐｈ、ｎｈは、少なくとも各関節部Ｑ１、Ｑ２の最大静止摩擦力に上回るトルクが出力できるように設定されていれば良く、モータの減速比等に応じて適宜設定されれば良い。
【００２４】
また、ＲＡＭ９には、後述するＰＷＭ信号生成手段８２により、位置偏差Δｘに応じて駆動電圧の入力時間（パルス幅）ｔｗｉを設定する際の基準となる最小入力時間（最小パルス幅）ｔｗｍｉｎ及び最大入力時間（最大パルス幅）ｔｗｍａｘが予め記憶されている。この最小入力時間ｔｗｍｉｎ及び最大入力時間ｔｗｍａｘは、ロボット２の構成や要求される位置決め精度、目標位置への収束時間等に応じて、予め適宜所定の値に設定されるものである。
【００２５】
表示部１０は、例えば、液晶ディスプレイ等から構成されるものであって、位置偏差等の情報を表示するものである。操作部１１は、マウスやキーボード等で構成されており、操作者が種々のデータ及び操作指令等の入力を行うために使用されるものである。尚、表示部１０と操作部１１をタッチパネルとして、一体的に構成しても良い。
【００２６】
このようなコンピュータ５にカメラ４から得られた画像データが入力されると、コンピュータ５では、演算処理部８の位置偏差取得手段８１によって、画像データに基づいて基準点ｘと目標点ｘｄとの間の位置偏差Δｘを算出する（Ｓ１０２）。具体的には、位置偏差取得手段８１では、例えば、カメラ４から得られた画像データから基準点ｘと目標点ｘｄを画像認識処理によってそれぞれ抽出し、基準点ｘから目標点ｘｄまでの２次元ベクトル（位置偏差）Δｘを求める。尚、画像認識処理等については、従来公知の方法を用いれば良い。
【００２７】
次に、演算処理部８では、基準点ｘが目標点ｘｄに収束したか否かを判定する（Ｓ１０３）。つまり、位置偏差取得手段８１により求められた位置偏差Δｘが要求される精度の所定の位置偏差内に収束しているか否かを判定する。ここで、演算処理部８は、基準点ｘが目標点ｘｄに収束したと判定すると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、各モータによって関節部Ｑ１、Ｑ２を駆動させて、基準点ｘを移動させる必要はないので、このまま処理を終了する。
【００２８】
一方、演算処理部８は、基準点ｘが目標点ｘｄに収束していないと判定すると（Ｓ１０３：ＮＯ）、ＰＷＭ信号生成手段８２により、位置偏差取得手段８１によって求められた位置偏差Δｘに基づいて、駆動電圧（入力電圧）のパルス幅（入力時間）ｔｗｉを変調したＰＷＭ信号を生成する（Ｓ１０４）。具体的には、ＰＷＭ信号生成手段８２では、位置偏差Δｘの大きさに基づいて、各自由度の回転角度を変化させるため、各関節部Ｑ１、Ｑ２へのパルス状の入力電圧の入力時間ｔｗｉを下記の数式（１）を用いて導出する。尚、数式（１）におけるｉは、ロボット２の自由度を表わしており、本実施形態では、２自由度のロボット２を用いているので、ｉ＝１，２となる。また、数式（１）における入力時間の最小値（最小パルス幅）ｔｗｍｉｎ及び入力時間の最大値（最大パルス幅）ｔｗｍａｘは予め設定されているものである。また、下記の数式（２）は、基準点ｘの並進速度（手先並進速度）に関するヤコビ行列を示しており、誤差を含む角度情報を用いて導出したものである。また、下記の数式（３）は、カメラ４による基準点と目標点との位置偏差を示しており、カメラキャリブレーション誤差を含んでいる。
【数１】
2015221474.tif 000004
【数２】
2015221474.tif 000005
【数３】
2015221474.tif 000006
【００２９】
ＰＷＭ信号生成手段８２では、下記の数式（４）に示すスカラー量が零の場合には、入力時間ｔｗｉを数式（１）によって、入力時間ｔｗｉ＝０として設定する。つまり、この場合には、入力電圧はモータに印加されない。また、数式（４）に示すスカラー量に比例ゲインｋｉを掛けた値が、零よりも大きく、入力時間の最小値ｔｗｍｉｎよりも小さい場合には、入力時間ｔｗｉを数式（１）によって、入力時間ｔｗｉ＝ｔｗｍｉｎとして設定する。つまり、この場合には、入力時間ｔｗｉとして入力時間の最小値ｔｗｍｉｎが適用されることになる。また、数式（４）に示すスカラー量に比例ゲインｋｉを掛けた値が、入力時間の最小値ｔｗｍｉｎ以上で、入力時間の最大値ｔｗｍａｘよりも小さい場合には、入力時間ｔｗｉとして、数式（１）によって、数式（４）に示すスカラー量に比例ゲインｋｉを掛けた値がそのまま設定される。また、式（４）に示すスカラー量に比例ゲインｋｉを掛けた値が、入力時間の最大値ｔｗｍａｘ以上の場合には、入力時間ｔｗｉを数式（１）によって、入力時間ｔｗｉ＝ｔｗｍａｘとして設定する。つまり、この場合には、入力時間ｔｗｉとして入力時間の最大値ｔｗｍａｘが適用されることになる。このようにして、ＰＷＭ信号生成手段８２では、基準点ｘと目標点ｘｄとの間の位置偏差Δｘに基づいて、入力電圧の入力時間（パルス幅）ｔｗｉを変調させたＰＷＭ信号を生成する。尚、入力電圧の正負は、数式（４）の絶対値内の正負によって決定する。
【数４】
2015221474.tif 000007
【００３０】
そして、駆動制御手段８３では、ＰＷＭ信号生成手段８２によって生成されたそれぞれの入力電圧パターンのＰＷＭ信号を関節部Ｑ１、Ｑ２を駆動させる各モータへそれぞれ出力し、基準点ｘを目標点ｘｄへ向けて移動するように制御する（Ｓ１０５）。その後、再び目標点ｘｄを視野に捉えられた状態で、Ｓ１０５の処理により目標点ｘｄへ向けて移動した基準点ｘをカメラ４により撮像し（Ｓ１０１）、位置偏差取得手段８１により、この撮像結果に基づいて、移動後の基準点ｘと目標点ｘｄとの間の位置偏差Δｘを算出し（Ｓ１０２）、基準点ｘが目標点ｘｄに収束したか否かを判定する（Ｓ１０３）。そして、演算処理部８が、基準点ｘが目標点ｘｄに収束したと判定した場合には（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、そのまま処理を終了し、演算処理部８が、基準点ｘが目標点ｘｄに収束していないと判定した場合には（Ｓ１０３：ＮＯ）、基準点ｘが目標点ｘｄに収束したと判定されるまで、再びＳ１０４及びＳ１０５の処理が繰り返し行われる。尚、Ｓ１０５の駆動制御手段８３によるそれぞれのＰＷＭ信号の各モータへの出力は同時に行われるものであり、入力時間の長いモータにより駆動させられる関節部の動作が終了した後、所定の間隔をおいて、再びＳ１０１〜Ｓ１０４の処理を経て生成された次のＰＷＭ信号が各モータへそれぞれ出力される。また、この所定の間隔は、前後の入力同士が干渉せず、且つ、カメラ４のサンプリングタイムより長い時間に設定されることが好ましい。
【００３１】
このようにロボット制御装置１では、基準点ｘと目標点ｘｄとの間の位置偏差Δｘを導出し、この位置偏差Δｘに応じてパルス幅（入力時間）ｔｗｉが変調されるパルス状の駆動電圧パターン（入力電圧パターン）のＰＷＭ信号を各モータへ出力するように制御しているので、エンコーダレスで、リンクたわみや据え付け誤差に影響されることなく、且つ、各モータの物理条件が初期状態と異なるような場合でも、基準点を目標点へと高精度に移動させることができる。
【００３２】
尚、本実施形態に係るロボット制御装置１では、１台のカメラ４を用いて、２自由度のロボット２に対して制御を行う際の例を用いて説明しているが、ロボット２の自由度やカメラ４の数は特に限定されるものではなく、３自由度以上のロボットに対しても適用することができるものである。この場合には、アーム３を３自由度以上に構成し、ステレオカメラを用いて、基準点と目標点との位置偏差を算出し、同様の処理を行うようにすれば良い。また、本実施形態に係るロボット制御装置１は、カメラ４の視野に基準点ｘ及び目標点ｘｄを捉えた状態で、制御を行うものであり、カメラ４の視野内に基準点ｘ及び目標点ｘｄが入るまでは、従来公知の他の制御方法を適用するようにしても良い。
【実施例】
【００３３】
以下、本発明の実施形態に係るロボット制御装置１を用いて、水平２自由度ロボットアームの制御を行った実施例について説明する。
【００３４】
（実施例１）
実施例１では、図４及び図５に示すような水平２自由度ロボット２ａに対して、ロボット制御装置１を用いて、基準点を目標点へと移動させるように制御を行っている。このロボット２ａは、図４及び図５に示すように、関節部Ｑ１’に回転自在に連結されるリンク３１と、平行リンクを構成する駆動リンク３２ａ及び従動リンク３２ｂと、リンク３３とを備えている。駆動リンク３２ａの一端は、関節部Ｑ２’に回転自在に連結されており、他端は、リンク３３に回転自在に取り付けられている。また、従動リンク３２ｂの一端は、リンク３１の先端に回転自在に取り付けられており、他端は、リンク３３の一端側に回転自在に取り付けられている。また、関節部Ｑ１は、モータ１３ａにより減速機構１４ｂを介して回転駆動できるように構成されており、関節部Ｑ２は、モータ１３ｂにより減速機構１４ｂを介して回転駆動できるように構成されている。また、ロボット２ａでは、リンク３３の先端（他端）に基準点ｘが設定されている。このロボット２ａでは、関節部Ｑ１’、Ｑ２’の回転角度θ１、θ２を変化させることにより、これらの関節部Ｑ１’、Ｑ２’を介して、各リンクが駆動し、基準点ｘをＸＹ水平面内で駆動させることができる。
【００３５】
このロボット２ａに用いたモータ１３ａ、１３ｂの減速比は共に２１０：１である。また、それぞれのリンク長は、リンク３１のリンク長ｌ１＝４５［ｍｍ］、リンク３２ａ、３２ｂのリンク長ｌ２＝１３０［ｍｍ］、リンク３３のリンク３２ａの他端が回動自在連結されている位置から先端の基準点までの長さｌ３＝１００［ｍｍ］に設計されている。また、パルス入力電圧に関するパラメータとして、最小入力時間ｔｗｍｉｎ＝２［ｍｓ］、最大入力時間ｔｗｍａｘ＝６０［ｍｓ］、パルス入力電圧同士の最小入力間隔＝１２０［ｍｓ］、正の入力電圧ｐｈ＝４．１［Ｖ］、負の入力電圧ｎｈ＝４．１［Ｖ］、比例ゲインｋｉ＝４．５に設定し、ロボット２ａに対して、ロボット制御装置１を用いて、基準点を目標点へと移動させるように制御を行った結果、図６に示すような結果が得られた。
【００３６】
図６は、基準点と目標点と間の位置偏差及び各モータ１３ａ、１３ｂへの入力電圧の時系列データを示すものである。尚、図６中のｖ１は、モータ１３ａへ印加される入力電圧パターンを示しており、ｖ２は、モータ１３ｂへ印加される入力電圧パターンを示している。図６に示すように、実施例１における最終的な位置偏差は、Δｘ~＝（Δｘ~，Δｙ~）Ｔ＝（−０．３３，０．５２）Ｔ［ｍｍ］であり、基準点の目標点への収束時間は、１．４［ｓ］となっており、非特許文献１よりも収束時間を短縮し、基準点を目標点へ素早く移動させることが可能になっている。尚、最終的な位置偏差の精度については、カメラ４の解像度及び最小入力電圧パターンに対する関節部Ｑ１’、Ｑ２’の回転角度の大きさを調整することで、より向上を図ることが可能である。また、パルス入力電圧同士の間隔を短縮することにより、より収束時間も短縮することが可能である。
【００３７】
尚、本発明の実施の形態は上述の形態に限るものではなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１                ロボット制御装置
２                ロボット
３                アーム
３０〜３３        リンク
４                カメラ（撮像手段）
５                コンピュータ
８１              位置偏差取得手段
８２              ＰＷＭ信号生成手段
８３              駆動制御手段
１３ａ、１３ｂ    モータ（駆動手段）
Ｑ１、Ｑ２        関節部
【図１】
2015221474.tif 000009
【図２】
2015221474.tif 000010
【図３】
2015221474.tif 000011
【図４】
2015221474.tif 000012
【図５】
2015221474.tif 000013
【図６】
2015221474.tif 000014