JP2007038314A - Work assistance device - Google Patents
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Abstract
【課題】 対象物に固定された基準点を目標軌道に直交する方向には蛇行させることなく目標軌道に沿って移動させる作業を容易する装置を提供する。
【解決手段】 作業補助装置10の移動機構11は塗布器具30と操作子18が配置されており操作子18に加える力に従って塗布器具30が移動する。塗布器具30の基準点PをワークW上の目標軌道Lに沿って移動させる際、コントローラ22は目標軌道Lに沿った仮想案内面40と仮想案内面上で第1側方42と第2側方44を設定する。基準点Pの仮想案内面への投影位置が目標軌道Lと一致するときに第1側方42から第2側方44へ向かう方向に大きな操作抵抗力FRを操作子18に発生させる。作業者は基準点Pを仮想案内面40に押し付けつつ目標軌道Lに沿って基準点Pを動かすように操作子18を操作する。基準点Pを目標軌道Lに直交する方向には蛇行させずに目標軌道Lに沿って移動させることができる。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus for facilitating an operation of moving a reference point fixed to an object along a target trajectory without meandering in a direction orthogonal to the target trajectory.
An applicator 30 and an operation element 18 are arranged in a moving mechanism 11 of a work assisting device 10 and the applicator 30 moves according to a force applied to the operation element 18. When the reference point P of the applicator 30 is moved along the target trajectory L on the workpiece W, the controller 22 performs the first side 42 and the second side on the virtual guide surface 40 and the virtual guide surface along the target trajectory L. Method 44 is set. When the projection position of the reference point P on the virtual guide surface coincides with the target trajectory L, a large operating resistance force FR is generated in the operator 18 in the direction from the first side 42 to the second side 44. The operator operates the operator 18 so as to move the reference point P along the target trajectory L while pressing the reference point P against the virtual guide surface 40. The reference point P can be moved along the target trajectory L without meandering in the direction orthogonal to the target trajectory L.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、作業者がワークや作業器具などの対象物に設定されている基準点を目標軌道に沿って移動させる作業を補助する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for assisting a worker in moving a reference point set on an object such as a workpiece or a work implement along a target trajectory.
ワークや作業器具などの対象物を支持し、モータ等の動力を利用して対象物を移動させる機構が知られている。
移動機構によって移動する対象物の移動位置を指示するために操作子を利用する技術も知られている。その操作子は作業者が操作することが可能であり、作業者が操作子を操作すると、その操作に追従して移動機構が作動する。作業者が操作子を操作し、対象物に固定された基準点が目標軌道に沿って移動するように指示すると、対象物の基準点を目標軌道に沿って移動させることができる。モータ等の動力を利用して対象物を移動することから、作業者は軽い操作力で対象物に固定された基準点を目標軌道に沿って移動させることができる。
A mechanism for supporting an object such as a work or a work implement and moving the object using power of a motor or the like is known.
There is also known a technique that uses an operation element to indicate a movement position of an object to be moved by a movement mechanism. The operator can be operated by the operator, and when the operator operates the operator, the movement mechanism follows the operation. When the operator operates the operator to instruct the reference point fixed to the object to move along the target trajectory, the reference point of the object can be moved along the target trajectory. Since the object is moved using the power of a motor or the like, the operator can move the reference point fixed to the object along the target trajectory with a light operating force.
作業者の操作を案内する技術も知られている。例えば、インピーダンス制御がよく知られている。インピーダンス制御では、操作子に操作抵抗力を付与する抵抗力付与機構を付加し、基準点が目標軌道から外れる側に操作子を操作しようとすると、その操作に大きな力が必要とされるように操作抵抗力を制御する。この案内技術を利用すると、基準点が目標軌道に沿って移動するように操作子を操作することが容易化される。 A technique for guiding an operator's operation is also known. For example, impedance control is well known. Impedance control adds a resistance force application mechanism that applies operating resistance to the operating element, so that if the operating element is operated on the side where the reference point is off the target trajectory, a large force is required for the operation. Controls the operating resistance. When this guidance technique is used, it is easy to operate the operator so that the reference point moves along the target trajectory.
この種の作業補助装置に安全機構を設ける技術も知られている。特許文献1には、目標軌道の両側に作業エリアを設け、その外側にリミットエリアを設ける。基準点が作業エリア内にある間は通常のインピーダンス制御を実行する。基準点が作業エリアから外れてリミットエリアに入ると、操作子に作業エリアに戻す強い力を加える。特許文献1の技術によると、基準点が目標軌道から小さく外れるような操作をしている間は軽い抵抗力が操作子から得られ、基準点が目標軌道から大きく外れるように操作する場合には強い操作抵抗力が操作子から得られる。前者によって目標軌道に沿った操作が案内され、後者によって基準点が作業エリアから外れることが防止される。 There is also known a technique for providing a safety mechanism in this type of work auxiliary device. In Patent Document 1, a work area is provided on both sides of a target trajectory, and a limit area is provided on the outside thereof. Normal impedance control is performed while the reference point is within the work area. When the reference point moves out of the work area and enters the limit area, a strong force is applied to the operator to return to the work area. According to the technique of Patent Document 1, a light resistance force is obtained from the operator while an operation is performed so that the reference point is slightly deviated from the target trajectory, and when the operation is performed so that the reference point is greatly deviated from the target trajectory. Strong operating resistance can be obtained from the control. The former guides the operation along the target trajectory, and the latter prevents the reference point from moving out of the work area.
特許文献1の技術によって、目標軌道に沿った操作が案内され、基準点が作業エリアから外れる方向への操作が規制される。
しかしながら従来の技術では、目標軌道に沿った操作を案内する際、基準点が目標軌道上にあれば操作抵抗力が得られない。目標軌道から外れてから初めて目標軌道から外れる操作に対する抵抗力が得られる。
その結果、実際に得られる軌道は、目標軌道に沿ってはいるものの蛇行したものとなりやすい。目標軌道に沿った操作を案内するために、目標軌道から外れたときに操作子に操作抵抗力を与える方式では、蛇行しないように案内することが難しい。
本発明はその問題を解決する。作業者があたかも目標軌道の形状をしている定規ないしテンプレートに倣って操作子を操作しているような操作感が得られ、対象物を蛇行させずに目標軌道に沿って移動する作業を補助する技術を提案する。
With the technique of Patent Document 1, an operation along the target trajectory is guided, and an operation in a direction in which the reference point is out of the work area is regulated.
However, in the conventional technology, when guiding the operation along the target trajectory, the operation resistance cannot be obtained if the reference point is on the target trajectory. Resistance to an operation that deviates from the target trajectory is obtained only after deviating from the target trajectory.
As a result, the actually obtained trajectory tends to meander although it is along the target trajectory. In order to guide the operation along the target trajectory, it is difficult to guide so as not to meander in the method in which the operation resistance is applied to the operation element when the target trajectory is deviated.
The present invention solves that problem. The operator feels as if he / she is manipulating the controls following a ruler or template that has the shape of the target trajectory, and assists in moving the target along the target trajectory without meandering the object. Propose technology to do.
本発明の作業補助装置は、作業者が対象物に固定されている基準点を目標軌道に沿って移動させる作業を補助する。この作業補助装置は、対象物を支持可能であり、動力を利用して対象物を移動させる移動機構と、基準点の位置を検出する位置センサと、目標軌道を記憶する目標軌道記憶手段と、基準点の移動位置を指示するために作業者が操作する操作子と、操作子に操作抵抗力を付与する抵抗力付与機構と、抵抗力付与機構を制御する付与機構制御器と、移動機構を制御する移動機構制御器を備えている。
その付与機構制御器は、目標軌道を含む仮想案内面を設定し、位置センサで検出される基準点の位置を仮想案内面に投影した位置(投影位置と称する)と目標軌道が一致しているときには仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方に向う大きな操作抵抗力を抵抗力付与機構によって操作子に付与させるとともに、投影位置が目標軌道の他方の側方にあるときには小さな操作抵抗力を付与させる。
移動機構制御器は、操作子が受ける操作力と抵抗力の合力に基づいて対象物を移動させるように移動機構を制御する。
なお、ひとつの目標軌道に対して複数の仮想案内面を設定してもよい。また目標軌道の異なる部分に夫々異なる仮想案内面を設定してもよい。この場合は夫々の仮想案内面がこれに対応する目標軌道の夫々の部分を含んでいればよい。
The work assisting device of the present invention assists the worker in moving the reference point fixed to the object along the target trajectory. The work assisting device is capable of supporting an object and moving the object using power, a position sensor for detecting the position of a reference point, a target trajectory storage means for storing a target trajectory, An operator operated by an operator to instruct the movement position of the reference point, a resistance applying mechanism for applying an operating resistance to the operator, an applying mechanism controller for controlling the resistance applying mechanism, and a moving mechanism A moving mechanism controller for controlling is provided.
The assigning mechanism controller sets a virtual guide surface including the target trajectory, and the target trajectory coincides with a position (referred to as a projection position) obtained by projecting the position of the reference point detected by the position sensor onto the virtual guide surface. Sometimes a large operating resistance force from one side of the target trajectory on the virtual guide surface to the other side is applied to the operating element by the resistance applying mechanism, and small when the projection position is on the other side of the target trajectory Gives operating resistance.
The movement mechanism controller controls the movement mechanism so as to move the object based on the resultant force of the operation force and the resistance force received by the operation element.
A plurality of virtual guide surfaces may be set for one target trajectory. Further, different virtual guide surfaces may be set for different portions of the target trajectory. In this case, each virtual guide surface only needs to include each portion of the target trajectory corresponding thereto.
上記の補助装置は、投影位置と目標軌道が一致している時には仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方側の側方に向う大きな操作抵抗力を付与する。作業者が目標軌道の一方の側方に向けた操作力を加えているときに、操作子から操作抵抗力を受けることによって投影位置を目標軌道より一方の側方へ移動させ難くなる。このことは作業者が目標軌道の一方の側方に向けた操作力を加えているときに、基準点が目標軌道に一致することを意味している。そして移動機構制御器は、操作子に加えられた操作力と操作抵抗力の合力に基づいて対象物を移動させるように移動機構を制御する。
本補助装置によると、基準点を目標軌道に一致させるにあたって、空間中をフリーに移動できる操作子の操作位置を作業者が調整する必要がなく、作業者は目標軌道の一方の側方に向けると同時に目標軌道に沿った方向に操作力を加えればよい。
基準点の投影位置と目標軌道が一致している場合には、仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う大きな操作抵抗力が付与機構によって操作子へ付与される。操作者は投影位置を目標軌道の一方の側方へは移動させ難くなる。これによって仮想案内面が定規ないしテンプレートの役割を果たし、作業者はあたかも定規ないしテンプレートに押付けながら操作子を目標軌道に沿って移動させる操作をすることになる。対象物は目標軌道に沿ってスムースに(蛇行せずに)移動する結果が得られる。基準点が目標軌道と一致しているときは基準点の位置がそのまま投影位置となる。基準点と目標軌道が一致している時に、目標軌道の一方の側方から他方の側方に向う操作抵抗力を付与するようにすると、仮想案内面上で目標軌道の一方の側方に仮想的な定規が存在し、目標軌道の他方の側方には定規が存在しない状態を実現することができる。
本補助装置の作用を比喩的に説明すると次のように説明することができる。例えばペンで目標軌道をなぞる場合、フリーハンドでなぞるよりも、目標軌道の形状をしている定規ないしテンプレートを用意し、その定規等に当ててなぞる方が容易であり、しかも蛇行しない。
The auxiliary device applies a large operating resistance force from one side of the target trajectory to the other side of the virtual guide surface when the projection position matches the target trajectory. When the operator is applying an operating force directed to one side of the target trajectory, it is difficult to move the projection position from the target trajectory to one side by receiving an operating resistance force from the operator. This means that the reference point matches the target trajectory when the operator is applying an operating force toward one side of the target trajectory. The movement mechanism controller controls the movement mechanism so as to move the object based on the resultant force of the operation force and the operation resistance force applied to the operation element.
According to the present auxiliary device, the operator does not need to adjust the operation position of the operation element that can freely move in the space to match the reference point with the target trajectory, and the worker points to one side of the target trajectory. At the same time, an operation force may be applied in a direction along the target trajectory.
When the projected position of the reference point coincides with the target trajectory, a large operating resistance force from one side of the target trajectory on the virtual guide surface to the other side is applied to the operator by the applying mechanism. It becomes difficult for the operator to move the projection position to one side of the target trajectory. As a result, the virtual guide surface serves as a ruler or template, and the operator performs an operation of moving the operator along the target trajectory while pressing against the ruler or template. The result is that the object moves smoothly (without meandering) along the target trajectory. When the reference point matches the target trajectory, the position of the reference point becomes the projection position as it is. If the operation resistance force from one side of the target track to the other side is applied when the reference point and the target track are coincident, the virtual path is virtually displayed on one side of the target track. It is possible to realize a state where there is a ruler and no ruler exists on the other side of the target trajectory.
The operation of the auxiliary device can be explained metaphorically as follows. For example, when tracing a target trajectory with a pen, it is easier to prepare a ruler or template that has the shape of the target trajectory and trace it against the ruler, etc., rather than tracing freehand.
本発明の作業補助装置では、上記のペンと定規等の関係を、基準点を目標軌道に沿って移動させることに適用する。具体的には、付与機構制御器によって目標軌道を含む仮想案内面を設定する。付与機構制御器はまた、操作子に操作抵抗力を与える抵抗力付与機構を制御する。付与機構制御器は、投影位置と目標軌道が一致しているときには仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方に向う大きな操作抵抗力を操作子に付与させるとともに、投影位置が目標軌道の他方の側方にあるときには小さな操作抵抗力を操作子に付与させるように抵抗力付与機構を制御する。付与機構制御器と抵抗力付与機構によって仮想的な定規を実現する。仮想案内面によって、目標軌道に沿って伸びる定規を実現することができる。作業者は操作子を定規に沿わせて移動させるときと同様の操作をすればよく、対象物に固定された基準点は目標軌道に沿ってスムースに移動する。蛇行することがない。本発明の作業補助装置によると、対象物に固定された基準点を目標軌道に沿ってスムースに(蛇行せずに)移動させる作業が容易化される。
対象物に固定された基準点を目標軌道に沿ってスムースに移動させるだけであれば、移動機構を自動制御することができる。操作子を必要としない移動装置を構成することができる。しかしながら、対象物に固定された基準点を目標軌道に移動させるにあたって、その移動速度等を作業の現場で作業者が指示したい場合もある。この場合に本補助装置は特に有効であり、作業者は操作子を操作して目標軌道に沿った移動速度を指示することができる。
In the work assistance device of the present invention, the relationship between the pen and the ruler is applied to move the reference point along the target trajectory. Specifically, a virtual guide surface including the target trajectory is set by the giving mechanism controller. The application mechanism controller also controls a resistance application mechanism that applies an operation resistance to the operator. When the projection position and the target trajectory coincide with each other, the imparting mechanism controller imparts a large operating resistance force from one side of the target trajectory on the virtual guide surface to the other side, and the projection position is When it is on the other side of the target trajectory, the resistance applying mechanism is controlled so that a small operating resistance is applied to the operator. A virtual ruler is realized by the applying mechanism controller and the resistance applying mechanism. A ruler extending along the target trajectory can be realized by the virtual guide surface. The operator only needs to perform the same operation as when the operator is moved along the ruler, and the reference point fixed to the object moves smoothly along the target trajectory. There is no meandering. According to the work assistance device of the present invention, the work of moving the reference point fixed to the object smoothly (without meandering) along the target trajectory is facilitated.
If the reference point fixed to the object is simply moved smoothly along the target trajectory, the moving mechanism can be automatically controlled. A moving device that does not require an operator can be configured. However, when moving the reference point fixed to the object to the target trajectory, the worker may want to instruct the moving speed or the like at the work site. In this case, the auxiliary device is particularly effective, and the operator can operate the operator to instruct the moving speed along the target trajectory.
基準点を目標軌道に沿って移動させるという場合、両者を相対的に移動させることをいう。静止している目標軌道に沿って対象物を移動させる場合のみならず、移動する目標軌道に沿って基準点を移動させることを含む。例えば、対象物が接着剤塗布器具であり、ワークに接着剤塗布ライン(目標軌道)が固定的に指定されており、そのワークが移動する場合には、接着剤塗布器具を移動することによって、移動する目標軌道に沿って接着剤を塗布することができる。 When the reference point is moved along the target trajectory, it means that both are moved relatively. This includes moving the reference point along the moving target trajectory as well as moving the object along the stationary target trajectory. For example, if the object is an adhesive applicator and an adhesive application line (target trajectory) is fixedly specified for the workpiece, and the workpiece moves, by moving the adhesive applicator, Adhesive can be applied along the moving target trajectory.
付与機構制御器は、投影位置が仮想案内面における目標軌道の一方の側方にあるときには抵抗力付与機構に大きな摩擦力を加え、目標軌道の他方の側方にあるときには抵抗力付与機構に小さな摩擦力を加えることが好ましい。
即ち、投影位置が目標軌道の他方の側方(定規が存在しない側)にあるときには摩擦力が小さいために比較的に自由に操作子を操作できるのに対し、投影位置が目標軌道の一方の側方(定規が存在する側)にあるときには、投影位置を目標軌道から離れる方向に操作子を操作しようとすると大きな摩擦力が作用するために操作子の操作が強く拘束される状態を実現する。
The applying mechanism controller applies a large frictional force to the resistance applying mechanism when the projection position is on one side of the target trajectory on the virtual guide surface, and is small to the resistance applying mechanism when on the other side of the target trajectory. It is preferable to apply a frictional force.
That is, when the projection position is on the other side of the target trajectory (the side where the ruler does not exist), the frictional force is small and the operator can be operated relatively freely, whereas the projection position is one of the target trajectories. When the operator is on the side (the side where the ruler is present), when the operator is operated in a direction away from the target trajectory, a large frictional force is applied, and the operation of the operator is strongly restricted. .
移動機構と抵抗力付与機構は別のものであってもよい。別に用意されている移動機構が対象物を支持して移動させ、抵抗力付与機構に設けられている操作子の操作に対して抵抗力付与機構が抵抗力を付与してもよい。
この場合、移動機構にはモータ等の動力装置が必要とされるが、抵抗力付与機構はブレーキ等で実現することができ、動力は必ずしも必要とされない。操作子の位置あるいは操作子に加えられる力に基づいて移動機構を制御すれば、作業者が操作する操作子によって、移動機構によって移動する基準点の移動位置が制御される。
The moving mechanism and the resistance applying mechanism may be different. A separate moving mechanism may support and move the object, and the resistance applying mechanism may apply a resistance to the operation of the operation element provided in the resistance applying mechanism.
In this case, the moving mechanism requires a power device such as a motor, but the resistance applying mechanism can be realized by a brake or the like, and power is not necessarily required. If the moving mechanism is controlled based on the position of the operating element or the force applied to the operating element, the moving position of the reference point moved by the moving mechanism is controlled by the operating element operated by the operator.
その一方において、移動機構が抵抗力付与機構を兼用することもできる。この場合には、移動機構上のひとつの剛体が対象物と操作子の両者を支持するようにする。対象物と操作子の相対的位置関係は不変であり、操作子が移動すれば対象物も移動する関係にしておく。剛体と操作子の間に力センサを介在させて作業者が加えた操作力を検出可能にしておく。なお、「ひとつの剛体」とは複数の剛体が相対位置が不変となるように固定されている場合にはその複数の剛体全体を「ひとつの剛体」とみなすことができる。
移動機構が抵抗力付与機構を兼ねることで補助装置全体をコンパクトにすることができる。同時に対象物と操作子が一体となって移動するので、作業者は対象物を移動させたい方向に移動させたい距離だけ操作子を操作すればよい。作業が一層し易くなるという利点が得られる。
On the other hand, the moving mechanism can also serve as a resistance applying mechanism. In this case, one rigid body on the moving mechanism supports both the object and the operation element. The relative positional relationship between the object and the operation element is unchanged, and the object is also moved as the operation element moves. A force sensor is interposed between the rigid body and the operation element so that the operation force applied by the operator can be detected. Note that “one rigid body” can be regarded as “one rigid body” when the plurality of rigid bodies are fixed so that their relative positions are not changed.
The whole auxiliary device can be made compact by the movement mechanism also serving as a resistance force applying mechanism. At the same time, since the object and the operation element move together, the operator only has to operate the operation element for the distance in which the object is to be moved in the desired direction. There is an advantage that the work becomes easier.
移動機構制御器は、力センサで検出された力が仮想物体に加えられたときに生じる運動を計算する計算手段を有し、計算された運動を基準点に実現するように移動機構を制御することが好ましい。
この場合、例えば1.0[N]の操作力が加えられたために1.0[kg]の仮想物体に1.0[m/sec2]の加速度が生じると計算する。移動機構は基準点に対して1.0[m/sec2]の加速度を実現する。基準点が固定されている実際の対象物は5.0[kg]であるとすると、5.0[kg]の質量に1.0[m/sec2]の加速度を加えるには5.0[N]の力を必要とする。移動機構を駆動するモータが4.0[N]の力を出力すると上記の結果が得られる。この場合、1.0[N]の操作力から4.0[N]の補助力を引き出して対象物に5.0[N]の力を加えた運動を実現する。作業者は操作子から1.0[N]の反力(即ち操作抵抗力)を受けることになる。実際には5.0[kg]の対象物をあたかも1.0[kg]の物体であるかのように操作することができる。
The movement mechanism controller has calculation means for calculating a motion that occurs when the force detected by the force sensor is applied to the virtual object, and controls the movement mechanism so as to realize the calculated movement at the reference point. It is preferable.
In this case, for example, it is calculated that an acceleration of 1.0 [m / sec 2 ] is generated in a virtual object of 1.0 [kg] because an operating force of 1.0 [N] is applied. The moving mechanism realizes an acceleration of 1.0 [m / sec 2 ] with respect to the reference point. Assuming that the actual object with a fixed reference point is 5.0 [kg], a force of 5.0 [N] is required to apply an acceleration of 1.0 [m / sec 2 ] to a mass of 5.0 [kg]. To do. When the motor driving the moving mechanism outputs a force of 4.0 [N], the above result is obtained. In this case, an exercise of applying a force of 5.0 [N] to the object by extracting an auxiliary force of 4.0 [N] from an operation force of 1.0 [N] is realized. The operator receives a reaction force of 1.0 [N] (that is, an operation resistance force) from the operation element. Actually, an object of 5.0 [kg] can be operated as if it were an object of 1.0 [kg].
仮想物体に操作力が加えられたときに生じる運動を計算する際の計算式には少なくとも仮想物体の運動を妨げる仮想摩擦力の項が含まれ、投影位置が案内面における目標軌道の一方の側方にあるときには仮想摩擦力を大きな値に設定し、目標軌道の他方の側方にあるときには仮想摩擦力を小さな値に設定して仮想物体に生じる運動を計算することが好ましい。
投影位置が案内面内で目標軌道の他方の側方(仮想的な定規が存在しない側)にあるときには小さな仮想摩擦力が設定される。小さな摩擦力により作業者が操作子に加える力に対して小さな操作抵抗力を付与することになる。投影位置が案内面内で目標軌道の他方の側方にあるときには操作子を操作し易くすることができる。
その一方で投影位置が案内面における目標軌道の一方の側方(仮想的な定規が存在する側)にあるときには大きな仮想摩擦力が設定される。大きな摩擦力により作業者が操作子に加える操作力に対して大きな操作抵抗力を付与することになる。投影位置が案内面における目標軌道の一方の側方にあるときには操作子を操作し難くすることができる。これによって、作業者が投影位置を目標軌道の他方の側方から一方の側方へと移動させると投影位置が目標軌道と一致したところで作業者は操作子から強い抵抗力を受けることになる。作業者は投影位置が目標軌道に一致したところであたかも定規ないしテンプレートに投影位置が接したような感覚を受けることになる。その状態で目標軌道に沿った方向に基準点を移動させるように操作子を操作することで対象物を目標軌道に沿ってスムースに(蛇行せずに)移動させることができる。
The calculation formula for calculating the motion that occurs when an operating force is applied to the virtual object includes at least a virtual friction force term that prevents the motion of the virtual object, and the projection position is on one side of the target trajectory on the guide surface. It is preferable that the virtual frictional force is set to a large value when it is in the direction and the virtual frictional force is set to a small value when it is on the other side of the target trajectory to calculate the motion generated in the virtual object.
A small virtual frictional force is set when the projection position is on the other side of the target trajectory in the guide surface (the side on which no virtual ruler exists). A small operation resistance force is applied to the force applied to the operator by the operator due to the small frictional force. When the projection position is on the other side of the target trajectory in the guide surface, the operator can be easily operated.
On the other hand, when the projection position is on one side of the target trajectory on the guide surface (the side on which the virtual ruler exists), a large virtual friction force is set. A large frictional force gives a large operation resistance to the operation force applied to the operator by the operator. When the projection position is on one side of the target trajectory on the guide surface, it is possible to make it difficult to operate the operator. As a result, when the operator moves the projection position from the other side of the target trajectory to one side, the operator receives a strong resistance from the operator when the projection position matches the target trajectory. The operator will feel as if the projection position is in contact with the ruler or template as if the projection position coincided with the target trajectory. In this state, the object can be moved smoothly (without meandering) along the target trajectory by operating the operation element so as to move the reference point in the direction along the target trajectory.
仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方に向う操作抵抗力に上限値が設けられていることが好ましい。
ワークの取り付け位置の誤差等によって、作業補助装置が指示する目標軌道が、現実の目標軌道から微妙にずれる場合がある。そのような場合には、作業者は操作子を仮想的な定規に押し付ける操作力を加減する。現実の目標軌道が仮想的定規の内側にある場合には、上限値以上の操作力を加える。その結果、基準点を目標軌道よりも仮想的定規側に移動させ、現実の目標軌道に沿って移動させることができる。作業補助装置内に記憶された目標軌道のデータが現実の目標軌道からずれていても、対象物を現実の目標軌道に沿って移動させることができる。このときも作業者は操作子を仮想的定規に押し付ける操作する。基準点が蛇行することはない。
It is preferable that an upper limit value is provided for the operation resistance force from one side of the target track on the virtual guide surface to the other side.
The target trajectory instructed by the work assistance device may slightly deviate from the actual target trajectory due to an error in the work attachment position or the like. In such a case, the operator adjusts the operating force that presses the operating element against the virtual ruler. When the actual target trajectory is inside the virtual ruler, an operation force greater than the upper limit value is applied. As a result, the reference point can be moved to the virtual ruler side from the target trajectory and moved along the actual target trajectory. Even if the data of the target trajectory stored in the work assistance device is deviated from the actual target trajectory, the object can be moved along the actual target trajectory. Also at this time, the operator performs an operation of pressing the operation element against the virtual ruler. The reference point does not meander.
付与機構制御器は、目標軌道で交わる2つの仮想案内面のそれぞれにおいて操作抵抗力を計算し、その合力を抵抗力付与機構によって操作子に付与させることが好ましい。ひとつの案内面では投影位置が目標軌道Lと一致していれば案内面に垂直な方向には基準点Pを容易に移動させることができてしまう。目標軌道で交わる2つの仮想案内面を設定すると、夫々の案内面に対する投影位置が目標軌道Lと一致する場所は基準点Pが目標軌道Lと一致する位置となる。従って目標軌道Lと交差する2方向から基準点Pを目標軌道L上に強く拘束することができる。換言すれば基準点Pを目標軌道Lと交差する方向には2次元的に拘束することができる。
このことを図8を用いて例示する。図8に模式的に示すように、目標軌道Lで交わる2つの仮想案内面92、94を設定する。抵抗力付与機構は、目標軌道Lで交わる2つの仮想案内面92、94のそれぞれにおいて操作抵抗力を計算してその合力を付与する。図8は、基準点Pと目標軌道Lが一致している時に、仮想案内面94内において目標軌道Lの一方側の側方から他方側の側方に操作抵抗力95が作用することを模式的に例示している。また、基準点Pと目標軌道Lが一致している時に、仮想案内面92内において目標軌道Lの一方の側方から他方の側方に操作抵抗力93が作用することを模式的に例示している。
この場合、仮想案内面92、94の間に位置している基準点Pを作業者が目標軌道Lに向ける方向に操作子に付勢すれば、基準点Pは目標軌道L上で安定する。2つの仮想案内面92、94を設定することによって、基準点Pを目標軌道Lと交差する面内で2次元的に蛇行すること防止しつつ目標軌道Lに沿った基準点Pの移動を補助することができる。
なお、基準点Pと目標軌道Lが一致している場合には仮想案内面92、94に対する基準点Pの投影位置は基準点Pの位置と一致する。
It is preferable that the applying mechanism controller calculates an operating resistance force at each of the two virtual guide surfaces that intersect in the target trajectory, and applies the resultant force to the operating element by the resistance applying mechanism. If the projection position on one guide surface coincides with the target trajectory L, the reference point P can be easily moved in the direction perpendicular to the guide surface. When two virtual guide surfaces intersecting with the target trajectory are set, a location where the projection position on each guide surface coincides with the target trajectory L is a position where the reference point P coincides with the target trajectory L. Therefore, the reference point P can be strongly restrained on the target trajectory L from two directions intersecting with the target trajectory L. In other words, the reference point P can be constrained two-dimensionally in the direction intersecting the target trajectory L.
This is illustrated using FIG. As schematically shown in FIG. 8, two virtual guide surfaces 92 and 94 that intersect with the target trajectory L are set. The resistance force applying mechanism calculates an operation resistance force on each of the two virtual guide surfaces 92 and 94 that intersect with the target track L and applies the resultant force. FIG. 8 schematically shows that the operating
In this case, the reference point P is stabilized on the target trajectory L if the operator urges the reference point P positioned between the virtual guide surfaces 92 and 94 in the direction toward the target trajectory L. By setting the two virtual guide surfaces 92 and 94, it is possible to assist the movement of the reference point P along the target trajectory L while preventing the reference point P from meandering two-dimensionally in a plane intersecting the target trajectory L. can do.
When the reference point P and the target trajectory L coincide with each other, the projection position of the reference point P on the virtual guide surfaces 92 and 94 coincides with the position of the reference point P.
目標軌道がカーブを描く場合には、抵抗力付与機構は案内面上における目標軌道の一方の側方をカーブの外側に設定することが好ましい。
なお「カーブの外側」とは、カーブを規定する曲率半径の中心位置に対して目標軌道の反対側をいう。
この場合、作業者はカーブの内側から外側に向けて基準点を押し付けるように操作子に付勢するとともに目標軌道に沿った方向にも操作子に付勢する。操作抵抗力は目標軌道に沿うように基準点をカーブの内側へその方向を変えさせるように作用する。基準点を目標軌道に沿った方向に移動させるために操作子に付勢した力が勢い余って仮想的な定規から目標軌道の他方の側方へ外れてしまうような事態を回避することができる。
なお、本明細書では、「目標軌道がカーブを描く場合」には目標軌道が屈曲する場合を含む概念で用いている。
When the target track draws a curve, it is preferable that the resistance applying mechanism sets one side of the target track on the guide surface outside the curve.
The “outside of the curve” means the opposite side of the target trajectory with respect to the center position of the radius of curvature that defines the curve.
In this case, the operator urges the manipulator so as to press the reference point from the inside to the outside of the curve and also urges the manipulator in the direction along the target trajectory. The operation resistance acts to change the direction of the reference point to the inside of the curve along the target trajectory. It is possible to avoid a situation in which the force urged to the operator for moving the reference point in the direction along the target trajectory is excessively moved away from the virtual ruler to the other side of the target trajectory. .
In this specification, “when the target trajectory draws a curve” is used in a concept including the case where the target trajectory is bent.
本発明の作業補助装置によれば、ワークや作業器具などの対象物に設定されている基準点を目標軌道に沿って移動させるための操作がしやすい作業補助装置を提供することができる。特に、基準点を蛇行させないで、目標軌道に沿ってスムースに移動させるための操作が簡単化される。 According to the work assisting device of the present invention, it is possible to provide a work assisting device that can be easily operated to move a reference point set on a target such as a workpiece or work implement along a target trajectory. In particular, the operation for smoothly moving the reference point along the target trajectory without making the reference point meander is simplified.
実施例の主要な特徴を列記する。
(第1形態) 仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力には上限値が設けられており、操作力のうち、目標軌道の他方の側方から一方の側方へ向う操作力成分が前記上限値よりも小さい場合には、目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力を、操作力のうち、目標軌道の他方の側方から一方の側方へ向う操作力成分と同じ大きさに設定する。
これにより作業者は、投影位置を目標軌道の他方の側から一方の側へ移動させる際、あたかも目標軌道を境にして一方の側方では大きなクーロン摩擦力(静止摩擦力)を受けるかのように操作子から操作抵抗力を感じることができる。静止摩擦力を下回る操作力では投影位置は目標軌道に一致したところでそれ以上目標軌道の一方の側へは移動しない。
その一方で作業者は上限値を超える作業力を目標軌道の他方の側方から一方の側方へ向う方向へ加えると、その操作力は静止摩擦力を上回り、基準点を目標軌道の一方の側へ移動させることができる。
(第2形態) 仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力には上限値が設けられており、投影位置をそれ以外の方向へ向うように操作子を移動させる場合に対する操作抵抗力にも上限値が設けられており、「仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力の上限値」は「投影位置をそれ以外の方向へ向うように操作子を移動させる場合に対する操作抵抗力の上限値」よりも大きな値に設定されていることが好ましい。これによって、投影位置を仮想案内面における目標軌道の他方の側から一方の側へ移動させる際の操作抵抗力をそれ以外の方向に移動させる際の操作抵抗力よりも小さくすることができる。投影位置を目標軌道の他方の側から一方の側へ目標軌道を超えて移動させる際の操作抵抗力だけを大きくすることができ、それ以外の方向へは投影位置を小さい操作力で移動させることができる。
The main features of the examples are listed.
(First Mode) An upper limit value is provided for the operation resistance force from one side of the target track to the other side of the virtual guide surface, and one of the operation forces from the other side of the target track. When the operating force component directed to the side of the target track is smaller than the upper limit value, the operating resistance force directed from one side of the target track to the other side is set to the other side of the target track. Is set to the same magnitude as the operating force component directed from one side to the other.
As a result, when the operator moves the projection position from the other side of the target trajectory to one side, it seems as if it receives a large Coulomb friction force (static friction force) on one side of the target trajectory. The operation resistance can be felt from the operator. When the operating force is less than the static friction force, the projected position does not move further to one side of the target trajectory when it coincides with the target trajectory.
On the other hand, if the worker applies a working force exceeding the upper limit in the direction from the other side of the target track to one side, the operating force exceeds the static friction force, and the reference point is set to one of the target tracks. Can be moved to the side.
(2nd form) The upper limit is provided in the operation resistance force which goes to the other side from the one side of the target track | orbit in a virtual guide surface, and it sets an operation element so that a projection position may go to the other direction. An upper limit value is also set for the operation resistance force when moving, and "the upper limit value of the operation resistance force from one side of the target trajectory on the virtual guide surface to the other side" It is preferable that the value is set to a value larger than the “upper limit value of the operating resistance for moving the operating element in the direction of“. Thereby, the operating resistance force when moving the projection position from the other side of the target trajectory on the virtual guide surface to the one side can be made smaller than the operating resistance force when moving in the other direction. Only the operation resistance force when moving the projection position from the other side of the target trajectory to one side beyond the target trajectory can be increased, and the projection position can be moved with a smaller operating force in other directions. Can do.
図1に本発明に係る一実施例の作業補助装置10の概略図を示す。この実施例における作業補助装置10は、塗布器具30を用いてフロントガラスWの周囲に接着剤を塗布する作業を補助する装置である。
作業補助装置10は、対象物である塗布器具30を支持する移動機構11と、移動機構11を制御するコントローラ22を備える。
移動機構11は、移動機構基部13で床に固定されている。移動機構基部13から移動機構11の先端までは、リンク12a、12b、12cと、隣接するリンク12を揺動可能に連結する関節14a、14b、14cで連結されている。なお、関節14aは移動機構基部13とリンク12aを連結している。関節14a、14b、14cの夫々には、アクチュエータ16a、16b、16cが設置されている。アクチュエータ群16により関節群14が駆動される。以後、アクチュエータ群や関節群などを総称する場合には、添え字a,b,cを省略して説明する。アクチュエータ群16を利用することによって、リンク12cの先端を移動機構11の可動範囲内の任意の位置へ移動させることができる。また、リンク12cが伸びる方向を任意の向きに向けることができる。また、関節14a、14b、14cの夫々には位置センサ15a、15b、15cが備えられている。位置センサ郡15はエンコーダ等である。位置センサ群15が出力する値と移動機構11のリンク群12の構造から幾何学的な計算により絶対座標系における基準点Pの座標を求めることができる。
移動機構11の先端のリンク12cには塗布器具30が支持されている。塗布器具30の先端からは接着剤が吐出する。この塗布器具30の先端に基準点Pが固定されている。また塗布器具30には接着剤を供給する供給ホース34が接続されている。
移動機構11の先端のリンク12cにはまた、塗布器具30の近くで力センサ20を介して操作子18が配置されている。即ち、本実施例の作業補助装置10は、塗布器具30(対象物)を移動させる移動機構11が操作子18に操作抵抗力を加える抵抗力付与機構を兼ねている。従ってコントローラ22は移動機構11を制御するための移動機構制御器であると同時に抵抗力付与機構を制御する付与機構制御器でもある。
作業者が操作子18を操作すると、その操作力は力センサ20によって検出される。検出された操作力はコントローラ22に送られる。コントローラ22は操作力の方向へ塗布器具30を移動させるように移動機構11のアクチュエータ群16を制御する。制御の内容については図2により後述する。
FIG. 1 is a schematic view of a
The
The moving
An
An operating
When the operator operates the operating
本実施例では、接着剤を塗布すべき対象であるフロントガラスWがワーク回転支持軸26を介してワーク支持装置24に支持されている。ワーク支持装置24はワーク回転支持軸26によってフロントガラスWを回転軸Cの周りに角速度ωで回転させる。フロントガラスWの周囲には接着剤を塗布すべき塗布ラインLが設定されている。
本実施例では、フロントガラスWが回転する。従って接着剤を塗布すべきフロントガラスWに設定された塗布ラインLも回転する。作業者は回転する塗布ラインLに塗布器具30先端の接着剤が吐出される部分、即ち基準点Pが一致するように操作子18を操作する。接着剤を塗布すべきフロントガラスWが回転するので、作業者はフロントガラスWの周囲を歩き回ることなく、大きなフロントガラスWの周囲へ接着剤を塗布することができる。
本実施例では、塗布ラインLが塗布器具30に設定された基準点Pが追従すべき目標軌道に相当する。以下では塗布ラインLを目標軌道Lと称することにする。基準点Pが目標軌道Lに沿って動くことが重要であり、目標軌道Lが絶対座標系に対して静止している必要はない。目標軌道Lが絶対座標系に対して移動する場合であっても、基準点Pが目標軌道Lに沿って動けばよい。
In the present embodiment, the windshield W that is an object to which the adhesive is to be applied is supported by the
In the present embodiment, the windshield W rotates. Accordingly, the coating line L set on the windshield W to which the adhesive is to be applied also rotates. The operator operates the
In this embodiment, the application line L corresponds to the target trajectory to be followed by the reference point P set on the
次に作業補助装置10の動作について概説する。なお詳細は後述する。
コントローラ22はフロントガラスWの面と同じ面に仮想案内面40を設定する。仮想案内面40は目標軌道Lを含むことになる。そして仮想案内面40の面内で目標軌道Lの外側(フロントガラスWの外側)を第1側方42(仮想案内面における目標軌道Lの一方の側方に相当する)として設定し、目標軌道Lの内側を第2側方44(仮想案内面における目標軌道Lの他方の側方に相当する)として設定する。
コントローラ22は基準点Pを仮想案内面40へ投影した位置(投影位置)が目標軌道Lの第2側方44側にあるときには作業者が操作子18に加えた操作力FIに対して小さな操作抵抗力が操作子18に付与されるように移動機構11を制御する。また投影位置が目標軌道Lの第1側方42側にあるときには作業者が操作子18に加えた操作力FIに対して大きな操作抵抗力が操作子18に付与されるように移動機構11を制御する。このことは換言すれば、操作力FIに対して上記の操作抵抗力が操作子18に付与されるように移動機構11を移動させることに他ならない。別言すれば、移動機構は操作子が受ける操作力と操作抵抗力の合力に基づいて対象物を移動させることになる。
作業者が操作子18に加える操作力FIに対して、小さな操作抵抗力を操作子18に付与する場合には、移動機構11に支持された対象物の移動量は大きくなる。一方大きな操作抵抗力を操作子18に付与する場合には同じ操作力FIに対して対象物の移動量は小さくなる。操作力FIと操作抵抗力の大きさが同じであれば対象物は移動しない。
Next, the operation of the
The
When the position (projection position) where the reference point P is projected onto the
When a small operating resistance force is applied to the
説明のため、塗布器具30の先端に固定された基準点Pから目標軌道Lが伸びる方向に直線Pxを仮定する。直線Pxに直交し、基準点PからフロントガラスWの平面内でフロントガラスの外側を向く方向に直線Pyを仮定する。また操作子18と力センサ20との接続点Sから直線Pxと平行に伸びる直線Sxを仮定する。接続点Sから直線Pyと平行に伸びる直線Syを仮定する。
第1側方42から第2側方44へ向う方向は直線Pyの負方向となると同時に直線Syの負方向ともなる。
For the sake of explanation, a straight line Px is assumed in the direction in which the target trajectory L extends from the reference point P fixed to the tip of the
The direction from the
作業者は基準点Pを目標軌道Lに沿って移動させるべく、操作子18に操作力FIを加える。このとき作業者は操作力FIがPx直線方向の力成分FIxと直線Py方向の力成分FIyが生じるように操作子18を操作する。
作業補助装置10は、図1に示すように基準点Pが目標軌道Lに一致しているときに(この場合には基準点Pの位置が投影位置となる)、目標軌道Lの第1側方42から第2側方44へ向う方向(即ち、直線Syの負の方向)に大きな操作抵抗力FRyが操作子18に付与されるように移動機構11を制御する。作業補助装置10はまた、操作力FIのPx直線方向成分FIxに対して小さな操作抵抗力FRxが操作子18に付与されるように移動機構11を制御する。
The operator applies an operating force FI to the
As shown in FIG. 1, the
操作力のうちFIyが操作抵抗力のFRyより大きくなければ作業者はそれ以上操作子18を直線Syの正方向に移動することができない。即ち作業者は操作子18に対して直線Sy方向の力成分FIyと直線Sx方向の力成分FIxが含まれるような操作力FIを加えることによって、目標軌道Lの第1側方42側に仮想的に存在する定規ないしテンプレートに基準点Pを押し付けるような感覚を得る。
同時に直線Px方向には操作力FIxに対して操作抵抗力FRxが付与される。移動機構11には、操作力FIxと操作抵抗力FRxの合力が一定となるように基準点Pを直線Pxの方向(目標軌道Lの方向)に移動させる。
これにより作業者は基準点Pを蛇行させずに直線Px方向(目標軌道Lの伸びる方向)へ移動させることができる。
このことは換言すれば、作業補助装置10は、操作力FIと操作抵抗力(FRxおよびFRy)の合力に基づいて基準点Pを移動させることに相当する。
If FIy is not larger than the operation resistance force FRy, the operator cannot move the
At the same time, the operation resistance force FRx is applied to the operation force FIx in the direction of the straight line Px. The moving
As a result, the operator can move the reference point P in the direction of the straight line Px (direction in which the target trajectory L extends) without meandering.
In other words, the
次に図2のブロック図を用いて上記概説した機能を実現する作業補助装置10の構成を説明する。作業補助装置10は移動機構11とコントローラ22に大別できる。
移動機構11には、支持される塗布器具30と、操作子18と、作業者が操作子18に加えた力を検出する力センサ20と、移動機構11の各リンク群12を可動させるアクチュエータ群16と、塗布器具30の先端に設定された基準点Pの位置を検出する位置センサ群15が含まれる。なお、以下では「仮想案内面」を単に「案内面」と称する。
Next, the configuration of the
The moving
コントローラ22には、データの記憶モジュールとして目標軌道データ記憶部50と基準点データ記憶部52と機構部データ記憶部58と案内面データ記憶部56を有している。また演算モジュールとして案内面設定部54と基準点位置計算部60と基準点/案内面相対位置計算部62と基準点移動位置計算部66とアクチュエータドライバ68を有している。ここで記憶モジュールとはコントローラ22に内蔵されたメモリやハードディスク装置などである。あるいはコントローラ外部に設置された記憶装置であってもよい。演算モジュールはコントローラ22に内蔵されたコンピュータとそのコンピュータのためのソフトウエアで実現してもよいし、専用の演算を行うハードウエアで実現してもよい。
The
目標軌道データ記憶部50には、目標軌道Lのデータが記憶されている。なお、目標軌道Lは次のように演算によってリアルタイムに求めるものでもよい。即ち、フロントガラスWの形状とフロントガラスW上での目標軌道Lの配置、ワーク回転支持軸26に対するフロントガラスWの支持位置およびフロントガラスWの回転角速度ωから各時刻における目標軌道Lの位置をリアルタイムに計算して求めてもよい。この場合には目標軌道データ記憶部50には、目標データを生成するためのフロントガラスWの形状等のデータが記憶される。記憶されたフロントガラスWの形状等のデータから目標軌道Lがリアルタイムに計算され、計算された目標軌道Lのデータが目標軌道データ記憶部50に一次的に記憶される。
The target trajectory
案内面設定部54は目標軌道データ記憶部50に記憶された目標軌道のデータから、この目標軌道を含む案内面を設定する。同時に案内面内で目標軌道のいずれの側を大きな操作抵抗力を設定する側であるか(図1に示した第1側方42側)を設定する。第1側方42の反対側の側方を小さな操作抵抗力を設定する側(図1に示した第2側方44側)に設定する。
ここで案内面は、例えば目標軌道がカーブを描く場合にはカーブが形成する面に設定される。そして第1側方42は、案内面内で目標軌道のカーブの外側に設定される。ここでいう「カーブ」には目標軌道が屈曲する場合を含む。第2側方44は目標軌道に対して第1側方42と反対側に設定される。
また、案内面の第1側方42は塗布器具30などの作業ツールに対する定規の役割をすることから、作業者が作業をしやすいように設定することもできる。例えば第1側方42を目標軌道に対して作業者の位置とは反対側に設定する、などである。
案内面設定部54で設定された上記の案内面に関するデータは案内面データ記憶部56に記憶される。
The guide
Here, for example, when the target track draws a curve, the guide surface is set to a surface formed by the curve. The
Further, the
Data relating to the guide surface set by the guide
基準点データ記憶部52には、基準点Pが塗布器具30のどこに固定されているかのデータが記憶されている。また機構部データ記憶部58には移動機構11の移動機構基部13から先端までのリンク群12の幾何学的な連結構造のデータが記憶されている。また移動機構基部13の絶対座標系での位置のデータも記憶されている。
The reference point
基準点位置計算部60は、移動機構11の関節群14に配置された位置センサ群15からの信号を取得し、機構部データ記憶部58に記憶された移動機構11の幾何学的な構造と合わせて移動機構11の先端に取り付けられる塗布器具30の支持位置を求める。さらに基準点データ記憶部52に記憶された塗布器具30上に設定された基準点Pの位置のデータから、塗布器具30の支持位置に対する基準点Pの位置を求める。こうして基準点位置計算部60は、基準点Pの絶対座標系におけるその位置を求める。
The reference point
基準点/案内面相対位置計算部62では、案内面データ記憶部56に記憶された案内面40の座標データと、基準点位置計算部60により求められた基準点Pの座標から、基準点Pを案内面40に投影した位置(投影位置)を計算する。さらに投影位置と目標軌道Lとの相対位置も計算する。即ち、投影位置が案内面上の第1側方の側に位置しているか、第2側方の側に位置しているかを計算する。
In the reference point / guide surface relative
基準点/案内面相対位置計算部62により得られた基準点Pの位置とその投影位置と目標軌道の相対位置は、基準点移動位置計算部66に入力される。
基準点移動位置計算部66にはまた、力センサ20によって検出される操作子18に加えられた操作力FIが入力される。
基準点移動位置計算部66では、操作力FIによって基準点Pが次に位置すべき移動位置を計算する。その際の計算式は次式のインピーダンス制御則に基づく。
FI=[Mp]・ddp+[Cp]・dp+FR ・・・(第1式)
ここでddpは基準点Pの加速度を表す。dpは基準点Pの速度を表す。また[Mp]は基準点Pの仮想質量を表す。但し[Mp]は対角要素が仮想質量の大きさであるスカラー量であり、それ以外の要素はゼロである3×3のマトリクスである。[Cp]は基準点Pの速度に対する仮想粘性係数を表す。同様に「Cp」も対角要素が仮想粘性係数の大きさであるスカラー量であり、それ以外の要素はゼロである3×3のマトリクスである。FRは基準点Pの速度、位置および操作力FIのうちの少なくともひとつの値により決定される仮想摩擦力を表す。
また第1式は3次元空間での仮想的な運動方程式であり、FI、ddp、dp、FRは所定の座標系における3軸方向夫々の要素を有するベクトル量である。[Mp]、[Cp]、FRは基準点移動位置計算部66内で予め設定されている。なお、仮想摩擦力FRは基準点Pの速度、位置および操作力FIのうちの少なくともひとつの値に応じて変化する可変量である。
第1式は変形して次の第2式のようにも表すことができる。
FI−FR=[Mp]・ddp+[Cp]・dp ・・・(第2式)
ここで第2式の左辺(FI−FR)について説明を加える。第1式において仮想摩擦力FRの正負はFIの正負と同じ向きに設定した。これは第1式の右辺の仮想摩擦力FRは、第1式の左辺の操作力FIのうちに仮想摩擦力FRに抗する力を含むことを意味させるためである。「仮想摩擦力FRに抗する力」は実際に操作子に付与する仮想摩擦力FRと逆向きの力である。従って実際に操作子に付与する仮想摩擦力FR自体の各軸成分の向きは、操作力FIの各軸成分の向きとは反対となる。仮想摩擦力FRの正負を実際の各軸成分の向きと同じ方向と定義すれば第2式の左辺は(FI+FR)と表される。ここで仮想粘性係数の項[Cp]・dpが十分小さいとすると、基準点Pは操作力FIと仮想摩擦力FRの合力に応じた加速度ddpを生じるように計算されることになる。以下では、第1式に表される仮想摩擦力FRの定義を用いて、第2式の左辺に表される(FI−FR)を操作力FIと仮想摩擦力FRの合力と称することにする。
The position of the reference point P obtained by the reference point / guide surface relative
The reference point movement
The reference point movement
FI = [Mp] · ddp + [Cp] · dp + FR (1st formula)
Here, ddp represents the acceleration of the reference point P. dp represents the speed of the reference point P. [Mp] represents the virtual mass of the reference point P. However, [Mp] is a 3 × 3 matrix in which diagonal elements are scalar quantities whose magnitude is virtual mass, and other elements are zero. [Cp] represents a virtual viscosity coefficient with respect to the speed of the reference point P. Similarly, “Cp” is a 3 × 3 matrix in which diagonal elements are scalar quantities whose magnitude is the virtual viscosity coefficient, and other elements are zero. FR represents a virtual frictional force determined by at least one of the speed, position and operating force FI of the reference point P.
The first equation is a virtual equation of motion in a three-dimensional space, and FI, ddp, dp, FR are vector quantities having respective elements in the three-axis directions in a predetermined coordinate system. [Mp], [Cp], and FR are preset in the reference point movement
The first equation can be transformed into the following second equation.
FI−FR = [Mp] · ddp + [Cp] · dp (2nd formula)
Here, the left side (FI-FR) of the second formula will be described. In the first equation, the sign of the virtual friction force FR is set in the same direction as the sign of FI. This is because the virtual frictional force FR on the right side of the first expression means that the operating force FI on the left side of the first expression includes a force that resists the virtual frictional force FR. The “force against the virtual friction force FR” is a force opposite to the virtual friction force FR actually applied to the operation element. Therefore, the direction of each axis component of the virtual frictional force FR itself that is actually applied to the operating element is opposite to the direction of each axis component of the operating force FI. If the sign of the virtual frictional force FR is defined as the same direction as the actual direction of each axis component, the left side of the second equation is expressed as (FI + FR). Here, if the term [Cp] · dp of the virtual viscosity coefficient is sufficiently small, the reference point P is calculated so as to generate an acceleration ddp corresponding to the resultant force of the operation force FI and the virtual friction force FR. Hereinafter, using the definition of the virtual frictional force FR represented by the first equation, (FI-FR) represented on the left side of the second equation will be referred to as a resultant force of the operating force FI and the virtual frictional force FR. .
第1式(又は第2式)に従い、操作力FIを入力として基準点Pの加速度ddpを求める。求められた加速度ddpを2回積分することにより次の基準点Pの移動位置が求まる。ここで仮想質量Mpを小さくすれば、小さな操作力FIで基準点Pを大きく移動させることができる。
また、仮想摩擦力FRを大きく設定することで、基準点Pを小さく移動させることができる。本実施例では、仮想摩擦力FRが操作子に加えられる操作抵抗力FRに相当する。そこで以下では仮想摩擦力FRを操作抵抗力FRと称する場合もある。
According to the first formula (or the second formula), the acceleration ddp of the reference point P is obtained with the operation force FI as an input. The moving position of the next reference point P is obtained by integrating the obtained acceleration ddp twice. If the virtual mass Mp is reduced here, the reference point P can be moved greatly with a small operating force FI.
Moreover, the reference point P can be moved small by setting the virtual frictional force FR large. In this embodiment, the virtual friction force FR corresponds to the operation resistance force FR applied to the operation element. Therefore, hereinafter, the virtual friction force FR may be referred to as an operation resistance force FR.
第1式(又は第2式)の仮想摩擦力FRについて説明する。説明を簡単にするために2次元に限定した図3を用いて説明する。図3は図1に示す塗布器具30と力センサ20と操作子18を上から見た図である。即ち図3では紙面がそのまま案内面40となる。目標軌道Lは図3の紙面上にあるので案内面40は目標軌道Lを含むことになる。但し図3では目標軌道Lの紙面下側に第1側方42を設定し、目標軌道Lの紙面上側に第2側方44を設定してある。
今、力センサの中心を原点とし、塗布器具30に固定されたローカル座標系xyを仮定する。ローカル座標系xyのx軸を目標軌道Lの伸びる方向に設定し、y軸を図1に示す案内面40の第1側方42の方向に設定する。第1式もこのローカル座標系xyを基準としたベクトルで表されているとする。但し2次元に限定しているので各ベクトルはx要素とy要素の2要素のベクトルとなる。
図3は2次元に限定しているので基準点Pの位置がそのまま基準点Pを案内面40に投影した位置となる。図3は塗布器具30に固定された基準点Pが目標軌道Lに一致している状態を示している。即ち作業者は基準点Pをy軸方向へは蛇行させずにx軸の方向(目標軌道Lの方向)へ移動させたい。そこで作業者は操作力FIを図3に示すように操作子18に加える。操作力FIは基準点Pを移動させたい方向(x軸の正方向)の成分と目標軌道Lの第1側方42の方向(y軸の正方向)の成分を有するように操作子18に加えられる。操作力FIのx軸方向成分をFIxと表し、y軸方向成分をFIyと表す。
図3の状態では基準点Pは目標軌道Lに一致している。このとき第1式(又は第2式)の仮想摩擦力FRは、目標軌道Lの第1側方42から第2側方44へ向う方向(y軸の負の方向)に大きな値となるように設定される。この仮想摩擦力は図3においてFRyで示されている。また、操作力FIxに対しては小さな仮想摩擦力FRxが設定される。第1式をx方向成分とy方向成分とに分解して記述すると次式となる。
FIx=Mp・ddpx+Cp・dpx+FRx ・・・(第3式)
FIy=Mp・ddpy+Cp・dpy+FRy ・・・(第4式)
ここでddpxは基準点Pのx軸方向の加速度を表しdpxはx軸方向の速度を表す。同様にddpyは基準点Pのy軸方向の加速度を表しdpyはy軸方向の速度を表す。
The virtual frictional force FR of the first formula (or the second formula) will be described. In order to simplify the description, the description will be made with reference to FIG. 3 limited to two dimensions. FIG. 3 is a view of the
Now, a local coordinate system xy fixed to the
Since FIG. 3 is limited to two dimensions, the position of the reference point P is the position where the reference point P is projected onto the
In the state of FIG. 3, the reference point P coincides with the target trajectory L. At this time, the virtual frictional force FR of the first equation (or the second equation) becomes a large value in the direction from the
FIx = Mp · ddpx + Cp · dpx + FRx (3rd formula)
FIy = Mp · ddpy + Cp · dpy + FRy (4th formula)
Here, ddpx represents the acceleration in the x-axis direction of the reference point P, and dpx represents the velocity in the x-axis direction. Similarly, ddpy represents the acceleration in the y-axis direction of the reference point P, and dpy represents the velocity in the y-axis direction.
ここで、一般に摩擦力とは物体を移動させようとする際に移動方向とは逆向きに物体の移動を妨げるように作用する。しかし摩擦力は物体を移動方向とは逆向きに移動させるように能動的には作用しない。この摩擦力を再現するために、FRyはその上限値frmaxを超えない範囲で操作力のy方向成分FIyと同じ値に設定される。FIyとFRyが同じ大きさとなるので第4式により基準点Pのy方向の加速度ddpyはゼロとなる(但し初期値としてy方向速度dpyはゼロであると仮定している)。従って作業者が操作力FIにy軸の正方向の成分を有するように操作力FIを加えると、基準点Pが目標軌道Lに一致したところでそれ以上基準点Pをy軸の正方向へは移動しなくなる。即ち作業者は目標軌道Lの第1側方42の側にあたかも目標軌道Lに沿った仮想的な定規があり、基準点Pをその定規に押し当てているように感じることができる。
このことは、一般的な力学の観点からいえば、作業者が静止摩擦係数を超えない範囲で物体に力を加えてもその物体は移動せず、物体に加えた力と同じ大きさの反力を物体から受ける、ということになる。このときの反力が本実施例でいう操作抵抗力に相当する。第3式から、基準点Pの加速度ddpyと速度dpyがゼロであるときには操作反力は仮想摩擦力FRyとなる。
Here, generally, the frictional force acts so as to prevent the movement of the object in the direction opposite to the movement direction when attempting to move the object. However, the frictional force does not act actively so as to move the object in the direction opposite to the moving direction. In order to reproduce this frictional force, FRy is set to the same value as the y-direction component FIy of the operating force within a range not exceeding the upper limit value frmax. Since FIy and FRy have the same magnitude, the acceleration ddpy in the y direction of the reference point P is zero according to the fourth equation (provided that the y-direction velocity dpy is zero as an initial value). Therefore, when the operator applies the operation force FI so that the operation force FI has a component in the positive direction of the y axis, the reference point P is further moved in the positive direction of the y axis when the reference point P coincides with the target trajectory L. Stops moving. That is, the operator can feel as if there is a virtual ruler along the target trajectory L on the
From a general mechanics point of view, this means that even if an operator applies a force to an object within a range that does not exceed the coefficient of static friction, the object does not move, and has the same magnitude as the force applied to the object. It means receiving power from the object. The reaction force at this time corresponds to the operation resistance referred to in this embodiment. From the third equation, when the acceleration ddpy and the speed dpy at the reference point P are zero, the operation reaction force is the virtual friction force FRy.
一方x軸方向には操作力FIxに対してこれより小さい仮想摩擦力FRxが設定される。従って基準点Pのx軸方向への加速度ddpは第3式を変形した次の式で表される。
ddpx=(FIx−FRx−Cp・dpx)/Mp ・・・(第5式)
第5式より、仮想粘性係数の項Cp・dpxが十分小さいとすると、基準点Pには操作力FIxと仮想摩擦力FRxの合力(FIx−FRx)に応じた加速度ddpxが計算される。なお前述したように仮想摩擦力FRxの正負は、実際に操作子に付与する摩擦力FRxの正負とは反対に操作力FIxと同じ向きに設定されるので(FIx−FRx)は操作力FIxと仮想摩擦力FRxの合力を表すこととなる。
On the other hand, a virtual friction force FRx smaller than the operation force FIx is set in the x-axis direction. Therefore, the acceleration ddp of the reference point P in the x-axis direction is expressed by the following expression obtained by modifying the third expression.
ddpx = (FIx−FRx−Cp · dpx) / Mp (Expression 5)
Assuming that the term Cp · dpx of the virtual viscosity coefficient is sufficiently small, the acceleration ddpx corresponding to the resultant force (FIx−FRx) of the operating force FIx and the virtual friction force FRx is calculated from the fifth equation. As described above, the sign of the virtual friction force FRx is set in the same direction as the operation force FIx, as opposed to the sign of the friction force FRx that is actually applied to the operation element, so that (FIx−FRx) is equal to the operation force FIx. It represents the resultant force of the virtual frictional force FRx.
基準点移動位置計算部66は第5式で得られる加速度ddpxを2回積分して基準点Pの移動位置を求める。求められた基準点Pの移動位置はアクチュエータドライバ68に送られる。アクチュエータドライバ68は基準点Pの移動位置を実現するように移動機構11に備えられたアクチュエータ群16を駆動する。
こうして作業者は操作抵抗力(FRx+Cp・dpx)を操作子18から感じつつ、基準点Pをx軸方向へ移動させることができる。なお、基準点Pの速度dpxが無視できるくらいに小さい場合には操作抵抗力は摩擦力FRxとほぼ等しくなる。
結果として、作業者は第1側方42側で目標軌道Lに沿った仮想的な定規に基準点Pを押し付けながら基準点Pを目標軌道Lに沿って移動させることができる。目標軌道Lに沿った仮想的な定規に基準点Pを押し付ける状態を実現することで、基準点Pを蛇行させることなく目標軌道Lに沿った移動を補助することができる。
The reference point movement
Thus, the operator can move the reference point P in the x-axis direction while feeling the operation resistance force (FRx + Cp · dpx) from the
As a result, the operator can move the reference point P along the target trajectory L while pressing the reference point P against a virtual ruler along the target trajectory L on the
なお、基準点Pの位置が案内面40における目標軌道Lの第2側方44側に位置する場合にはx軸とy軸の両方向に仮想摩擦力FRx、FRyとして小さな値を設定する。基準点Pが案内面内で目標軌道Lの第2側方44側に位置する場合には、作業者は小さな操作力で基準点Pを任意の場所に移動させることができる。
上記説明は2次元に限定したが3次元に拡張しても同様である。この場合には上記説明の中で「基準点P」を「投影位置」と置き換えることなる。この場合、作業者は目標軌道Lを含み、案内面40に対して直交する面内が仮想的な壁の役割を果たす。作業者はこの仮想的な壁に基準点Pを第1側方42側に押し付けるように操作子を操作することで、仮想的な壁に沿って基準点Pを移動させることができる。仮想的な壁に沿って基準点Pを目標軌道Lまで移動させた後に目標軌道Lの伸びる方向に基準点Pを移動させるように操作子を操作すればよい。作業者は仮想的な壁を基準点Pをふらつかせないためのよりどころとしつつ、目標軌道Lに沿って基準点Pを移動させることができる。
When the position of the reference point P is located on the
Although the above description is limited to two dimensions, the same is true even if it is expanded to three dimensions. In this case, “reference point P” is replaced with “projection position” in the above description. In this case, the worker includes the target track L, and the plane orthogonal to the
本実施例において、移動機構11が請求項の「移動機構」および「抵抗力付与機構」の一態様に相当する。移動機構11に取り付けられた位置センサ郡15とこのセンサの出力を処理して基準点Pの位置を算出する基準点位置計算部60を合わせたものが請求項の「位置センサ」の一態様に相当する。図2の目標軌道データ記憶部50が請求項の「目標軌道記憶手段」の一態様に相当する。そして図3において基準点Pが目標軌道Lに一致する場合に第4式の仮想摩擦力FRyを操作力FIyと同じ大きさに設定することが、請求項の「投影位置と目標軌道が一致しているときには仮想案内面内で目標軌道の一方の側方から他方の側方に向う大きな操作抵抗力を付与させる」ことの一態様に相当する。さらに上記実施例の説明において、基準点Pの位置が案内面内で目標軌道Lの第2側方44側に位置する場合にはx軸とy軸の両方向に仮想摩擦力FRx、FRyとして小さな値を設定することが請求項の「投影位置が目標軌道の他方の側方にあるときには小さな操作抵抗力を付与させる」ことの一態様に相当する。
また、第1式乃至第4式を計算する基準点移動位置計算部60が、請求項の「計算手段」の一態様に相当する。そして、図3に示すように基準点Pが目標軌道Lに一致するときに、案内面40において目標軌道Lの第1側方42(目標軌道の一方の側方)から第2側方44(目標軌道の他方の側方)に向う方向への仮想摩擦力FRyを目標軌道Lに沿った方向(x軸方向)の仮想摩擦力FRxより大きな値に設定する処理(基準点移動位置計算部60にて処理が実行される)が、請求項の「計算手段が計算する計算式には少なくとも仮想物体の運動を妨げる仮想摩擦力の項が含まれ、投影位置が案内面内における目標軌道の一方の側方にあるときには仮想摩擦力を大きな値に設定し、目標軌道の他方の側方にあるときには仮想摩擦力を小さな値に設定して仮想物体に生じる運動を計算すること」の一例に相当する。
In this embodiment, the moving
Further, the reference point movement
なお上記実施例において、仮想案内面40における目標軌道Lの第1側方42から第2側方44へ向う操作抵抗力(仮想摩擦力に等しい)FRyには上限値が設けられており、操作力FIのうち、目標軌道の他方の側方から一方の側方へ向う操作力成分FIyが前記上限値よりも小さい場合には、目標軌道Lの第1側方42から第2側方へ向う操作抵抗力FRyを、操作力FIのうち、目標軌道Lの第2側方44から第1側方42へ向う操作力成分FIyと同じ大きさに設定することも好適である。
これにより作業者は、投影位置を目標軌道Lの第2側方44の側から第1側方42の側へ移動させる際、あたかも目標軌道Lを境にして第1側方42の側では大きなクーロン摩擦力(静止摩擦力)を受けるかのように操作子18から操作抵抗力FRyを感じることができる。静止摩擦力を下回る操作力FIyでは、基準点P(3次元空間においては投影位置)は目標軌道Lに一致したところでそれ以上は目標軌道Lの第1側方42の側へは移動しない。
その一方で作業者は上限値を超える作業力FIyを目標軌道Lの第2側方44の側から第1側方42の側へ向う方向へ加えると、その操作力FIyは静止摩擦力を上回り、基準点Pを目標軌道Lの第1側方の側へ移動させることができる。このことについては図4を元に後述する。
In the above embodiment, an upper limit value is provided for the operating resistance force FRy (equal to the virtual frictional force) FRy from the
As a result, when the operator moves the projection position from the
On the other hand, when the worker applies a working force FIy exceeding the upper limit value in a direction from the
次に図4から図7を用いて、実施例における案内面の設定の変形例を説明する。以下では説明を簡単にするために図4から図7は図1の作業補助装置10と作業対象であるフロントガラス等について次のように図示を簡略化または省略した。まず目標軌道Lを2次元に限定した。塗布器具30に力センサ20が直接固定されており、力センサ20に操作子18が固定されているとした。塗布器具30を支持して移動させる移動機構部11および目標軌道Lが設定されているフロントガラスWも図示を省略した。図1ではフロントガラスWは回転すると説明したがここでは目標軌道Lは固定されているとした。またローカル座標系xyは図3と同様に設定した。また、以下では摩擦力FRを操作抵抗力FRと称することにする。さらに以下では目標軌道Lの一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力について説明するので、操作抵抗力FRのうちx軸方向の成分FRxについては図示を省略した。
Next, a modified example of setting the guide surface in the embodiment will be described with reference to FIGS. In the following, for simplification of explanation, FIGS. 4 to 7 are simplified or omitted as follows for the
まず図2に示した目標軌道データ記憶部50に記憶された目標軌道Lのデータと実際に望ましい目標軌道がずれていた場合について図4により説明する。フロントガラスWの取り付けや移動機構11の組立などには誤差が生じることが多い。従って記憶された目標軌道のデータと現実に望ましい目標軌道にも誤差が生じる場合が多い。本実施例ではそのような場合にも望ましい目標軌道に対して基準点Pを蛇行させずに容易に追従させることができる。
図4でも図3と同様に案内面40は図4の紙面と同一の平面に設定されている。目標軌道Lの第1側方42は目標軌道Lの図4の紙面下側に設定され、第2側方44は図4の紙面上側に設定してある。
First, the case where the data of the target trajectory L stored in the target trajectory
4, the
この変形例では、目標軌道Lと直交する方向に加える力FIyに対する操作抵抗力FRyに上限値frmaxが設けてある。
今、目標軌道データ記憶部50に記憶された目標軌道のデータによると図4に示した目標軌道Lとなるが、現実に望ましい目標軌道は図4に示す目標軌道L2である場合を例とする。なお、現実に望ましい目標軌道L2とは作業者が現場で実際の塗布ラインLを目視で見ることで認識される。従って作業者はできるだけ実際の塗布ラインL2(望ましい目標軌道L2)に基準点Pを近づける必要がある。作業者が操作子18に対して目標軌道Lと直交する方向に加える力FIyが操作抵抗力FRyの上限値frmaxより小さい場合には図3と同様に基準点Pは図5に破線で示すPaの位置となる。このとき塗布器具は破線30aに示す位置となる。なお図5に示すfrmaxがFRyに相当する。
作業者はy軸の正の方向に操作抵抗力FRyの上限値frmaxを超える力を操作子18に加える。このときの操作力をFI+dFIとする。「FI+dFI」のy軸方向の成分をFIy+dFIyとする。ここでFIyは操作抵抗力の上限値frmaxと同じ大きさの力であり、dFIyがfrmaxを超える分の力である。このとき、第4式は
FIy+dFIy=Mp・ddpy+Cp・dpy+frmax ・・・(第6式)
となる。FIyとfrmaxは等しいので、基準点Pには次の式で表されるy軸方向の加速度を生じさせることができる。
ddpy=(dFIy−Cp・dpy)/Mp ・・・(第7式)
従って、操作抵抗力FRyに上限値を設けることによって、作業者はその上限値を上回る操作力を加えれば、基準点Pを目標軌道データ記憶部に記憶された目標軌道Lから第1側方42側に基準点Pを移動させることができる。作業者はその上限値を上回る操作力を加減することで、実際の目標軌道L2に基準点Pを一致させることができる。図4では作業者が加える操作力FI+dFIによって、基準点Pが実際の目標軌道L2上の点Pbに一致した状態での塗布器具30bを実線で描いてある。
このように操作抵抗力に上限値を設けることによって、目標軌道データ記憶部50に記憶された目標軌道Lより実際の目標軌道L2が第1側方42側にずれていた場合であっても作業者は基準点Pを実際の目標軌道L2に一致させることができる。
操作力FI+dFIの大きさを加減する必要があるとはいえ、従来技術のように目標軌道Lに交差する方向になんら基準点Pを安定させるための力のよりどころがない場合と比較するとはるかに目標軌道Lに沿って基準点Pを移動させることが容易となる。上記のケースは弾力性のある定規を用いてペンで線をなぞることに喩えることができる。なぞるべき線が定規の内側に隠れてしまった場合には定規にペンを当てる力を増すことで、定規を撓ませることができる。同様の理由で本変形例においても、データ上での目標軌道と望ましい目標軌道Lにずれが生じている場合でも基準点Pを容易に望ましい目標軌道に沿って移動させることができる。
このとき、作業者は望ましい目標軌道L2の方向へ操作抵抗力より大きな操作力を加える。ある程度の大きさ(本例ではfrmax)操作抵抗力を感じつつ基準点Pを望ましい目標軌道L2に沿って進めることができる。操作者は望ましい目標軌道L2に交差する方向である程度の大きさ(本例ではfrmax)の操作抵抗力を感じることができる。この操作抵抗力を操作力のよりどころとすることで、目標軌道に交差する方向に対して基準点Pを安定させることができる。これによって基準点Pを望ましい目標軌道L2に沿って移動させる際に基準点Pを蛇行させることがない。望ましい目標軌道L2に沿って蛇行することなく基準点Pを進める作業を補助する装置を実現することができる。
In this modification, an upper limit value frmax is provided for the operation resistance force FRy with respect to the force FIy applied in a direction orthogonal to the target trajectory L.
Now, according to the target trajectory data stored in the target trajectory
The operator applies a force exceeding the upper limit value frmax of the operation resistance force FRy to the
It becomes. Since FIy and frmax are equal, an acceleration in the y-axis direction represented by the following equation can be generated at the reference point P.
ddpy = (dFIy−Cp · dpy) / Mp (Expression 7)
Therefore, by providing an upper limit value for the operation resistance force FRy, if the operator applies an operation force exceeding the upper limit value, the reference point P is moved from the target trajectory L stored in the target trajectory data storage unit to the
By providing the upper limit value for the operation resistance in this way, even if the actual target trajectory L2 deviates from the target trajectory L stored in the target trajectory
Although it is necessary to increase or decrease the magnitude of the operating force FI + dFI, it is much more difficult than the case where there is no source of force for stabilizing the reference point P in the direction crossing the target trajectory L as in the prior art. It becomes easy to move the reference point P along the target trajectory L. The above case can be compared to tracing a line with a pen using a resilient ruler. When the line to be traced is hidden inside the ruler, the ruler can be bent by increasing the force of applying the pen to the ruler. For the same reason, also in this modification, the reference point P can be easily moved along the desired target trajectory even when there is a deviation between the target trajectory on the data and the desired target trajectory L.
At this time, the operator applies an operation force larger than the operation resistance force in the direction of the desired target trajectory L2. The reference point P can be advanced along the desired target trajectory L2 while feeling an operation resistance force of a certain size (frmax in this example). The operator can feel an operation resistance of a certain level (in this example, frmax) in a direction intersecting the desired target trajectory L2. By using this operation resistance force as the basis of the operation force, the reference point P can be stabilized with respect to the direction intersecting the target trajectory. This prevents the reference point P from meandering when the reference point P is moved along the desired target trajectory L2. A device that assists the operation of advancing the reference point P without meandering along the desired target trajectory L2 can be realized.
図4では、目標軌道データ記憶装置50(図2参照)に記憶させる目標軌道Lは実際に基準点Pを移動させる際に一致させる望ましい目標軌道とした。その場合、図4に示す変形例では、目標軌道Lの第1側方42側に望ましい目標軌道L2がずれた場合には操作力FIのうち、目標軌道の第2側方44から第1側方42へ向う方向への操作力を加減することで基準点Pを望ましい目標軌道L2に一致させることができた。望ましい目標軌道L2が目標データ記憶部50に記憶された目標軌道Lから第2側方44側にずれる可能性もある。その場合には小さな抵抗力しか操作子には作用しない。従って望ましい目標軌道L2に対して基準点Pが蛇行してしまう可能性がある。そこで図5に示すように、望ましい目標軌道L2に対して、案内面40上でその両側に基準点Pの位置ずれの許容値dHだけ距離をおいた仮の目標軌道LaとLbを目標軌道データ記憶部50に記憶しておく。そしてデータ上の目標軌道Laに対して望ましい目標軌道L2とは反対側に第1側方42aを設定する。同様にデータ上の目標軌道Lbに対して望ましい目標軌道L2とは反対側に第1側方42bを設定する。図5ではデータ上の目標軌道LaとLbに対して斜線を引いた側が第1側方42a、42bである。
望ましい目標軌道L2がデータ上の目標軌道Laの第1側方42aの側にずれている場合には作業者は基準点Pをデータ上の目標軌道Laの第1側方42aの方向に「frmax」以上の操作力FIを操作子18に加える。そうすれば「frmax」を超えた分の操作力によって基準点Pをデータ上の目標軌道Laの第1側方42aの側へ移動させることができる。逆に望ましい目標軌道L2がデータ上の目標軌道Lbの第1側方42bの側にずれている場合には作業者は基準点Pを目標軌道Lbの第1側方42bの方向に「frmax」以上の操作力FIを操作子18に加える。そうすれば「frmax」を超えた分の操作力によって基準点Pをデータ上の目標軌道Lbの第1側方42bの側へ移動させることができる。
In FIG. 4, the target trajectory L stored in the target trajectory data storage device 50 (see FIG. 2) is a desirable target trajectory that is matched when the reference point P is actually moved. In that case, in the modification shown in FIG. 4, when the desired target trajectory L2 is shifted to the
When the desired target trajectory L2 is shifted to the
この変形例では、望ましい目標軌道L2の両側で基準点Pの位置ずれ誤差dHの分だけずらした位置にデータ上の目標軌道LaとLbを設定する。作業者は仮の目標軌道La又はLbに押し付ける力とともに目標軌道の方向へ操作力を操作子に加える。望ましい目標軌道L2に対して基準点Pをその許容位置誤差内に納まるようにしつつ、望ましい目標軌道L2に交差する方向には蛇行することなく基準点Pを望ましい目標軌道L2の方向へ移動させることができる。さらに本変形例では、望ましい目標軌道L2が案内面40のいずれの側へずれた場合であっても仮の目標軌道La、Lbに対して操作抵抗力より大きな操作力を加えることによって、ある程度の大きさ(本例ではfrmax)の操作抵抗力を感じつつ基準点Pを望ましい目標軌道L2に沿って進めることができる。操作者は望ましい目標軌道L2に交差する方向である程度の大きさ(本例ではfrmax)の操作抵抗力を感じることができる。この操作抵抗力を操作力のよりどころとすることで、目標軌道に交差する方向に対して基準点Pを安定させることができる。これによって、基準点Pを望ましい目標軌道L2の許容誤差範囲内で基準点Pを蛇行させることなく基準点Pを進める作業を補助する装置を実現することができる。
In this modification, the target trajectories La and Lb on the data are set at positions shifted by the positional deviation error dH of the reference point P on both sides of the desired target trajectory L2. The operator applies an operating force to the operator in the direction of the target track along with the force pressing the temporary target track La or Lb. The reference point P is moved in the direction of the desired target trajectory L2 without meandering in the direction crossing the desired target trajectory L2, while keeping the reference point P within the allowable position error with respect to the desired target trajectory L2. Can do. Furthermore, in this modification, even if the desired target trajectory L2 is shifted to any side of the
次に目標軌道が屈曲する部分を含む場合、又は目標軌道が曲線を描く場合について図6を参照して説明する。図6に示す目標軌道Lは屈曲部Rと曲線部Tを含む。案内面40は紙面に一致して設定されている。なお本明細書では、「屈曲部」も曲線部の極端な態様として、「曲線部」の概念に含まれる。
図6では、紙面と同一の面に案内面40が設定されている。
屈曲部Rの付近では目標軌道Lの第1側方42cを、目標軌道Lの屈曲部Sの角度の大きい側(図6に目標軌道Lに対して斜線が引いてある側)に設定している。「屈曲部」は曲線部の極端な態様であるので、「屈曲部Sの角度の大きい側」とは「曲線部のカーブの外側」に設定することと同義である。目標軌道Lの第2側方44cを目標軌道Lのカーブの内側に設定する。
Next, a case where the target trajectory includes a bent portion or a case where the target trajectory draws a curve will be described with reference to FIG. The target trajectory L shown in FIG. 6 includes a bent portion R and a curved portion T. The
In FIG. 6, the
In the vicinity of the bent portion R, the
カーブTの付近では、目標軌道Lの第1側方42dは、目標軌道Lのカーブの外側(図6に目標軌道Lに対して斜線が引いてある側)に設定している。目標軌道Lの第2側方44dはカーブの内側に設定される。なおカーブの外側とは、カーブに対して、そのカーブに対する曲率半径の中心が位置する側と反対側を意味する。
図6に示すように、また上記したように本変形例では、案内面40における目標軌道Lの第1側方と第2側方の設定を目標軌道L上の点Sの前後で変えている。
In the vicinity of the curve T, the
As shown in FIG. 6 and as described above, in this modification, the setting of the first side and the second side of the target trajectory L on the
第1側方42c、42dと第2側方44cを設定することで、屈曲部やカーブを有する目標軌道Lに対しても目標軌道Lに交差する方向には蛇行させることなく(ふらつかせることなく)容易に基準点Pを目標軌道Lに沿って移動させることができる。これは次の理由による。
紙に描かれた屈曲線に対してその屈曲線と同じ形状の定規を当ててその屈曲線をペンでなぞる場合には屈曲線の外側(角度の大きい側)に定規を当てる方がなぞりやすい。同様に紙に描かれた曲線(カーブ)に対してその曲線と同じ形状の定規を当ててその曲線をペンでなぞる場合には曲線の外側に定規を当てる方がなぞりやすい。作業者はペンを定規に押し当てつつ定規に沿って移動させる。このとき逆に屈曲線に対して屈曲線の内側(角度の小さい側)に定規を当てて屈曲した線をなぞると、屈曲部では定規が鋭角に屈曲することになるので、それまで定規に当てるように加えていた力がよりどころを失ってペンが定規から大きく外れてしまう可能性がある。屈曲部の角度の大きい側に定規を当てると屈曲部では定規は鋭角に屈曲する。ペンは定規の鋭角に屈曲した部分で一旦停止させられる。そして改めて屈曲した先の方向にペンを移動させることができる。このときペンを定規に押し当てる力が勢い余ってペンが定規から大きく外れることはない。
図6に示した第1側方42c、42dの設定は、上記の紙に描かれた曲線をペンでなぞる作業の際の定規の役割を果たす。紙に描かれた曲線をペンでなぞる作業の際の定規と同じ理由で図6に示した第1側方42c、42dの設定によって、目標軌道Lに交差する方向に蛇行させることなく(ふらつかせることなく)基準点Pを目標軌道Lに沿って移動させやすくすることができる。
By setting the
When a ruler having the same shape as the bend line is applied to the bend line drawn on the paper and the bend line is traced with a pen, it is easier to trace the ruler to the outside (the side with the larger angle) of the bend line. Similarly, when a ruler having the same shape as a curve is applied to a curve drawn on paper and the curve is traced with a pen, it is easier to trace the ruler outside the curve. The operator moves along the ruler while pressing the pen against the ruler. At this time, if you trace a line bent by applying a ruler to the inside of the bent line (the side with the smaller angle) with respect to the bent line, the ruler will be bent at an acute angle at the bent part. As a result, the pen may lose its strength and the pen may be greatly disengaged from the ruler. When a ruler is applied to the large angle side of the bent portion, the ruler bends at an acute angle at the bent portion. The pen is temporarily stopped at the bent portion of the ruler at an acute angle. Then, the pen can be moved in the direction of the bent point. At this time, the force that presses the pen against the ruler is not so strong that the pen does not deviate greatly from the ruler.
The setting of the first side surfaces 42c and 42d shown in FIG. 6 serves as a ruler for the operation of tracing the curve drawn on the paper with a pen. For the same reason as the ruler for tracing a curve drawn on paper with the pen, the
図6に示す第1側方42c、42dの作用を具体的に説明する。
基準位置Pが図6にPcで示す位置にあるところから、作業者は操作力FIを目標軌道Lの第1側方42cの側に押し付けつつx軸の方向に向けるように操作子18を動かす。操作力FIのうちy軸方向の成分FIyに対しては操作抵抗力FRyが作用して均衡する。操作力FIのうち目標軌道Lに沿った方向の成分FIxにより基準点Pはx軸の方向に目標軌道Lに沿って移動する。(なお前述したように操作抵抗力FRのうちx軸成分FRxは図示を省略してある)。
第1側方42cは目標軌道Lの屈曲部Rで角度の大きい方に設定されているので、基準点Pが目標軌道Lの屈曲部Rに到達すると、基準点Pをそれまで移動させるように作用していた操作力FIの成分FIxに対しても大きな操作抵抗力が発生することになる。その結果、それまでの操作力FIでは基準点Pは目標軌道Lの屈曲部Rで一旦停止する。そこで作業者は改めて目標軌道Lに沿った方向に操作力の成分が生じるように操作力FIの方向を調整する。調整の結果、屈曲した後の目標軌道Lに沿った方向の操作力の成分が生じれば、基準点Pは屈曲後の目標軌道Lに沿って移動を再開する。このように目標軌道Lが屈曲する部分Rを含む場合には、第1側方42cを目標軌道Lの屈曲部Rの角度の大きい側に設定する(第2側方44cを目標軌道Lの屈曲部Rの角度の小さい方に設定する)ことで、屈曲部Rにおいても基準点Pを目標軌道Lから大きくずらすことなくスムーズに目標軌道Lに沿って移動させることができる。
次に基準点Pが図6に示すPdの位置のように目標軌道LのカーブTに達する場合について説明する。カーブTの付近では目標軌道Lの第1側方42dは、目標軌道Lに対するカーブTの外側に設定されている。従って基準点PがカーブTを進むにつれて、基準点Pを進めるように作用していた操作力FIのFIx成分に対しても大きな操作抵抗力FRが発生してくる。基準点Pdは、カーブTの外側から内側に向う操作抵抗力FRによって強制的にカーブTに沿ってカーブさせられる。作業者は操作力FIの方向を概ねカーブTの基準点Pに先行する目標軌道の方向に向けるだけで、基準点Pを容易に目標軌道Lに沿って進めることができる。
The operation of the first side surfaces 42c and 42d shown in FIG. 6 will be specifically described.
From the position where the reference position P is indicated by Pc in FIG. 6, the operator moves the operating
Since the
Next, the case where the reference point P reaches the curve T of the target trajectory L like the position of Pd shown in FIG. 6 will be described. In the vicinity of the curve T, the
次に図7を用いて目標軌道で交わる2つの仮想案内面を設定する場合を示す。図7(A)、(B)には説明のための座標系が示してある。図7(A)は案内面と目標軌道LのXZ平面の図を示している。図7(B)は、図7(A)を矢印B方向からみたときの案内面と目標軌道LのYZ平面の図を示す。
目標軌道Lは図7のX軸に一致している。一方の案内面40eはXZ平面に設定されている。案内面40eの第1側方側42eは案内面40e上でz軸の負の側に設定されている。他方の案内面40fはXY平面に設定されている。案内面40fの第1側方側42fは案内面40f上でy軸の正の側に設定されている。目標軌道Lがx軸に一致しており、案内面40eがXZ平面に設定されているので、案内面40eは目標軌道Lを含む面である。同様に案内面40fはXY平面に設定されているので、案内面40fも目標軌道Lを含む面である。
Next, the case where two virtual guide surfaces that intersect with the target trajectory are set will be described with reference to FIG. 7A and 7B show a coordinate system for explanation. FIG. 7A shows a view of the guide plane and the XZ plane of the target trajectory L. FIG. FIG. 7B shows a view of the guide surface and the YZ plane of the target trajectory L when FIG. 7A is viewed from the arrow B direction.
The target trajectory L coincides with the X axis in FIG. One
作業者は基準点Pを目標軌道Lに沿って移動させるために、操作子18に操作力FIを加える。操作力FIのXYZの3軸夫々の方向の力成分をFIx、FIy、FIzとする。X方向成分FIxによって基準点PはX軸方向に移動させることができる。
FIzに対しては図7(A)に示すように案内面40eの第1側方42eから第2側方44eへ向う方向の操作抵抗力FRzが作用する。大きな操作抵抗力FRzによって、作業者は基準点Pをz軸の負の方向へは移動させ難くなる。
FIyに対しては図7(B)に示すように案内面40fの第1側方42fから第2側方44fに向う方向の操作抵抗力FRyが作用する。大きな操作抵抗力FRyによって、作業者は基準点Pをy軸の正の方向へは移動させ難くなる。
操作抵抗力は案内面40eにより作用するFRzと案内面40fにより作用するFRyとの合力FRyzとなる。この合力FRyzが操作力FIのうち、yz平面内の合力FIyzに抗して作用する。作業者は案内面40eと40fのなす角度Kの範囲内となるようにyz平面内の操作力FIyzの方向をむけるだけで、基準点Pをyz平面内で目標軌道Lに一致させることができる。
目標軌道Lで交わる2つの案内面40e、40fのそれぞれにおいて操作抵抗力FRz、FRyを計算し、抵抗力付与機構が合力FRyzを操作子に付与する。これによって、作業者が操作子に加える操作力FIの、目標軌道Lに交差する方向の操作力成分の合力FIyzに抗する操作抵抗力を付与することができる。作業者は目標軌道Lに交差する方向の操作力成分の合力FIyzの向きを2つの案内面40e、40fがなす角度Kの範囲内となるように大まかに調整するだけで、作業補助装置は基準点Pを目標軌道Lにそって蛇行させずに進める作業を補助することができる。
In order to move the reference point P along the target trajectory L, the operator applies an operating force FI to the
As shown in FIG. 7A, an operation resistance force FRz in the direction from the
As shown in FIG. 7B, the operation resistance force FRy in the direction from the
The operation resistance force is a resultant force FRyz of FRz acting on the
The operation resistance forces FRz and FRy are calculated on each of the two
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
例えば、操作抵抗力には上限値が設けられており、投影位置が仮想案内面における目標軌道の一方の側方にある場合に、目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力の上限値が、前記「投影位置が仮想案内面における目標軌道の一方の側方にある場合」以外の操作抵抗力の上限値よりも大きく設定されていることが好ましい。そして操作力の各方向への上限値が前記上限値を超えない場合には各方向の操作抵抗力を操作力と同じ大きさに設定することが好ましい。
これによると、投影位置が仮想案内面における目標軌道の一方の側方にある場合には、目標軌道の一方の側方から他方の側方へ向う操作抵抗力の上限値のみが大きく設定される。すなわち、投影位置が仮想案内面における目標軌道の一方の側にあるときに、投影位置をさらに目標軌道から離れる方向には大きな操作力が必要となる。一方それ以外の方向に投影位置を移動させようとする操作力に対しては小さな操作抵抗力が設定される。小さな操作抵抗力を超える操作力を加えることで、「投影位置が仮想案内面における目標軌道の一方の側にあるときに、投影位置をさらに目標軌道から離れる方向」へは小さな操作力で移動させることができる。
また操作力が操作抵抗力の上限値より小さい場合には操作抵抗力は操作力と同じ大きさに設定される。これによって操作力を弱めた場合でも操作力より操作抵抗力が大きくなることがなく、操作力の方向と反対の方向に投影位置が移動してしまうことを防止することができる。
For example, when the operation resistance force has an upper limit value and the projection position is on one side of the target trajectory on the virtual guide surface, the operation resistance is directed from one side of the target trajectory to the other side. It is preferable that the upper limit value of the force is set to be larger than the upper limit value of the operating resistance force other than “when the projection position is on one side of the target trajectory on the virtual guide surface”. When the upper limit value of the operation force in each direction does not exceed the upper limit value, it is preferable to set the operation resistance force in each direction to the same magnitude as the operation force.
According to this, when the projection position is on one side of the target trajectory on the virtual guide surface, only the upper limit value of the operation resistance force from one side of the target trajectory toward the other side is set large. . That is, when the projection position is on one side of the target trajectory on the virtual guide surface, a large operating force is required in the direction further away from the target trajectory. On the other hand, a small operation resistance force is set for the operation force that attempts to move the projection position in other directions. By applying an operating force that exceeds a small operating resistance force, move the projected position further away from the target trajectory with a small operating force when the projected position is on one side of the target trajectory on the virtual guide surface. be able to.
When the operating force is smaller than the upper limit value of the operating resistance force, the operating resistance force is set to the same magnitude as the operating force. As a result, even when the operation force is weakened, the operation resistance force does not become larger than the operation force, and it is possible to prevent the projection position from moving in the direction opposite to the direction of the operation force.
また、例えば上記実施例では、基準点移動位置計算部66では、操作抵抗力を付与した結果の基準点Pの移動位置を計算した。即ちコントローラ22は基準点Pの移動位置を指令値として移動機構11を制御した。この他にもコントローラ22は操作抵抗力を加味した上で基準点Pで発生させるべき力を軌道機構11の指令値とすることもできる。この場合は事前に移動機構11のハードウエアの実際の特性を把握しておく。なお、以下では式を1次元に限定して説明する。ハードウエアの実際の特性は次式で表される。
FI+FA=Ma・ddpa+Ca・dp+FB ・・・(第8式)
ここで、FIは作業者が操作子に加える操作力を基準点Pの位置に変換した値であり、FAは移動機構のアクチュエータが基準点Pで出力すべき力である。またMaとCaとFBは移動機構11の基準点Pにおけるハードウエアの実際の質量、粘性、クーロン摩擦力である。ddpは基準点Pの加速度を表す。dpは基準点Pの速度を表す。そして基準点Pにおいて実現すべき望ましい動特性は前述した第1式で表される。
FI=Mp・ddp+Cp・dp+FR ・・・(第1式)
ここで、(第8式)−(Ma/Mp)・(第1式)より
FI+FA−(Ma/Mp)・FI=Ma・ddpa+Ca・dp+FB
−(Ma/Mp)・(Mp・ddp+Cp・dp+FR) ・・・(第9式)
が得られる。第9式より、望ましい動特性を得るためにアクチュエータが出力すべき力FAは、
FA={Ca−(Ma/Mp)・Cp}dp+FB
−{1−(Ma/Mp)}・FI−(Ma/Mp)・FR・・・(第10式)
となる。
基準点移動位置計算部66は、第10式において基準点Pの位置に応じた操作抵抗力FRを設定し、また力センサ20から操作力FIを検出して第10式を計算する。得られた力FA(移動機構11が基準点Pで発生すべき力)を実現するように、力FAを移動機構11の各アクチュエータが出力すべき力に変換して各アクチュエータへの力指令値を出力する。
以上のように作業補助装置10は、操作抵抗力FRを付与した上で基準点Pで発生すべき力FAを制御目標値とすることもできる。
For example, in the above-described embodiment, the reference point movement
FI + FA = Ma · ddpa + Ca · dp + FB (Eighth Formula)
Here, FI is a value obtained by converting the operating force applied by the operator to the operator to the position of the reference point P, and FA is a force that the actuator of the moving mechanism should output at the reference point P. Ma, Ca, and FB are the actual mass, viscosity, and Coulomb friction force of the hardware at the reference point P of the moving
FI = Mp · ddp + Cp · dp + FR (1st formula)
Here, FI + FA− (Ma / Mp) · FI = Ma · ddpa + Ca · dp + FB from (Equation 8) − (Ma / Mp) · (Equation 1)
− (Ma / Mp) · (Mp · ddp + Cp · dp + FR) (Equation 9)
Is obtained. From Equation 9, the force FA that the actuator should output in order to obtain the desired dynamic characteristics is
FA = {Ca− (Ma / Mp) · Cp} dp + FB
-{1- (Ma / Mp)}. FI- (Ma / Mp) .FR (Expression 10)
It becomes.
The reference point movement
As described above, the
また、実施例では操作子18が移動機構11に設置している形態を例示したが、操作子18が移動機構11に固定されておらず、他の機構、即ち操作子に操作抵抗力を付与する抵抗力付与機構を移動機構11とは別途に設けることも好ましい。
Further, in the embodiment, the mode in which the
また、上記実施例では、基準点と目標軌道は必ずしも作業器具の先端(作業を行う箇所)とその作業対象となる塗布ラインや溶接ラインである必要はない。作業器具の作業を行う箇所とその作業対象となる塗布ラインや溶接ラインが一致するように、基準点と目標軌道は作業器具の先端とその作業対象となる塗布ラインや溶接ラインに対して夫々オフセットを設けた位置に設定してもよい。また移動機構が保持する対象物がワークである場合には、ワーク上に設定された基準点と、その基準点が追従すべき軌道を目標軌道として設定すればよい。
また移動機構は対象物を位置決めする際の自由度と同じかそれ以上の自由度を有していればどのような構造であってもよい。図1に示すような多リンク構造でもよいし、ガントリクレーンのような構造であってもよい。
In the above embodiment, the reference point and the target trajectory do not necessarily need to be the tip of the work implement (the place where the work is performed) and the application line or welding line that is the work target. The reference point and target trajectory are offset with respect to the tip of the work tool and the application line or welding line that is the work target, so that the location where the work tool is operated matches the application line or welding line that is the work object. You may set to the position which provided. If the object held by the moving mechanism is a workpiece, a reference point set on the workpiece and a trajectory that the reference point should follow should be set as the target trajectory.
The moving mechanism may have any structure as long as it has a degree of freedom equal to or greater than the degree of freedom when positioning the object. A multi-link structure as shown in FIG. 1 or a structure such as a gantry crane may be used.
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
10:作業補助装置
11:移動機構
12a、12b、12c:リンク
13:移動機構基部
14a、14b、14c:関節
15a、15b、15c:位置センサ
16a、16b、16c:アクチュエータ
18:操作子
20:力センサ
22:コントローラ
24:ワーク支持装置
26:ワーク回転支持軸
30:塗布器具(対象物)
40、40e、40f:案内面
42、42a、42b、42c、42d、42e、42f:第1面
44、44a、44b、44c、44d、44e、44f:第2面
50:目標軌道データ記憶部
52:基準点データ記憶装部
54:案内面設定部
56:案内面データ記憶部
58:機構部データ記憶部
60:基準点位置計算部
62:基準点/案内面相対位置計算部
66:基準点移動力計算部
68:アクチュエータドライバ
W:フロントガラス
L:塗布ライン(目標軌道)
P:基準点
10: Work assistance device 11:
40, 40e, 40f: guide surfaces 42, 42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f:
P: Reference point
Claims (8)
対象物を支持可能であり、動力を利用して対象物を移動させる移動機構と、
基準点の位置を検出する位置センサと、
目標軌道を記憶する目標軌道記憶手段と、
基準点の移動位置を指示するために作業者が操作する操作子と、
操作子に操作抵抗力を付与する抵抗力付与機構と、
抵抗力付与機構を制御する付与機構制御器と、
移動機構を制御する移動機構制御器を備えており、
付与機構制御器は、目標軌道を含む仮想案内面を設定し、位置センサで検出される基準点の位置を仮想案内面に投影した位置(投影位置と称する)と目標軌道が一致しているときには仮想案内面における目標軌道の一方の側方から他方の側方に向う大きな操作抵抗力を抵抗力付与機構によって操作子に付与させるとともに、投影位置が目標軌道の他方の側方にあるときには小さな操作抵抗力を付与させ、
移動機構制御器は、操作子が受ける操作力と操作抵抗力の合力に基づいて対象物を移動させることを特徴とする作業補助装置。 It is a device that assists the operator in moving the reference point fixed to the object along the target trajectory,
A moving mechanism that can support the object and moves the object using power;
A position sensor for detecting the position of the reference point;
Target trajectory storage means for storing the target trajectory;
An operator operated by an operator to indicate the movement position of the reference point;
A resistance applying mechanism for applying an operating resistance to the operator;
An application mechanism controller for controlling the resistance application mechanism;
It has a moving mechanism controller that controls the moving mechanism,
The assigning mechanism controller sets a virtual guide surface including the target trajectory, and when the target trajectory coincides with a position (referred to as a projection position) obtained by projecting the position of the reference point detected by the position sensor onto the virtual guide surface. A large operation resistance force from one side of the target trajectory on the virtual guide surface to the other side is applied to the operator by the resistance applying mechanism, and a small operation is performed when the projection position is on the other side of the target trajectory. Giving resistance,
The movement mechanism controller moves an object based on a resultant force of an operation force and an operation resistance force received by the operation element.
移動機構上のひとつの剛体に対象物と操作子が支持されており、
その剛体と操作子の間には力センサが介在していることを特徴とする請求項1又は2に記載の作業補助装置。 The moving mechanism also serves as a resistance applying mechanism,
The object and the operator are supported by one rigid body on the moving mechanism,
The work assisting device according to claim 1, wherein a force sensor is interposed between the rigid body and the operation element.
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