079]图2是表示在分功能力/速度分配转换块FT中定义了力?触觉传递功能的情况下 的控制的概念的示意图。另外，图3是表示包含适用力·触觉传递功能的主装置以及从装置 的主?从系统的概念的示意图。
[0080] 如图2所示，作为由分功能力/速度分配转换块FT定义的功能，能够实现将主装置 的动作传递到从装置、并且将针对从装置的来自物体的反作用力的输入反馈到主装置的功 能(双向控制功能）。
[0081] 在该情况下，分功能力/速度分配转换块FT中的坐标转换由接下来的式（3)以及 (4)表示。
[0082] 「数式 21
[0083]
( 3 )
[0084]
( 4 )
[0085] 其中，在式(3)中，1'[)是用于导出速度(位置)的状态值的速度，x'f是与力的状态值 相关的速度。另外，1\是基准值（来自主装置的输入）的速度（主装置的当前位置的微分 值），x' s是从装置的当前的速度（当前位置的微分值）。另外，在式(4)中，fP是与速度(位置） 的状态值相关的力，ff是用于导出力的状态值的力。另外，是基准值(来自主装置的输入） 的力，f s是从装置的当前的力。
[0086](拾取和放置功能）
[0087] 图4是表示在分功能力/速度分配转换块FT中定义了拾取和放置功能的情况下的 控制的概念的示意图。另外，图5是表示包含适用拾取和放置功能的第1臂以及第2臂的机器 人臂系统的概念的示意图。
[0088] 如图4所示，作为由分功能力/速度分配转换块FT定义的功能，能够实现抓住(拾 取)工件等的物体并送离(放置)至目的位置的功能(拾取和放置功能）。
[0089] 在该情况下，分功能力/速度分配转换块FT中的坐标转换由接下来的式（5)以及 (6)表不。
[0090] [数式 3]
[0091] ( δ )
[0092] ( 6 )
[0093] 其中，在式(5)中，x'mani是用于导出速度(位置)的状态值的速度，x'grasp是与力的 状态值相关的速度。另外，x'i是第1臂的速度(当前位置的微分），x' 2是第2臂的速度(当前位 置的微分）。另外，在式(6)中，匕_是与速度(位置)的状态值相关的力，fgrasp是用于导出力 的状态值的力。另外，h是第1臂从物体承受的反作用力，f 2是第2臂从物体承受的反作用力。 [0094](转动螺丝的学习以及再现功能）
[0095]图6是表示在分功能力/速度分配转换块FT中定义了转动螺丝的学习以及再现功 能的情况下的控制的概念的示意图。另外，图7是表示适用转动螺丝的学习以及再现功能的 机器人的示意图，图7(a)是表示包含适用转动螺丝的学习以及再现功能的主指型机器人与 从指型机器人的主?从系统的概念的示意图，图7(b)是表示指型机器人的手指机构的示意 图。
[0096] 如图6所示，作为由分功能力/速度分配转换块FT定义的功能，能够实现通过手指 的弯曲伸直进行螺丝的紧固、松弛的转动螺丝的学习以及再现功能。
[0097] 在该情况下，分功能力/速度分配转换块FT中的坐标转换由接下来的式（7)以及 (8)表示。
[0098] [数式 4]
[009? ( 7 )
[010( (8)
[0101] 在式(7)中，x'al是与MP关节的角度相关的速度响应值，x'a2是与PIP关节的角度相 关的速度响应值，x' a3是与DIP关节的角度相关的速度响应值。另外，χ'τ1是与MP关节的转矩 相关的速度响应值，χ' τ2是与PIP关节的转矩相关的速度响应值，χ'τ3是与DIP关节的转矩相 关的速度响应值，x'ti是与主指型机器人中的线W1~W4的张力相关的速度响应值，x' t2是与 从指型机器人中的线W5~W8的张力相关的速度响应值，是连结于主指型机器人的 线W1~W4各自的速度响应值，X' 5~x' 8是连结于从指型机器人的线W5~W8各自的速度响应 值。此外，MP关节的角度、PIP关节的角度以及DIP关节的角度如图7(b)中的Θ1~Θ3所示那样 定义。另外，在式(8)中，f al是与MP关节的角度相关的力响应值，fa2是与PIP关节的角度相关 的力响应值，f a3是与DIP关节的角度相关的力响应值。另外，是与MP关节的转矩相关的力 响应值，f\2是与PIP关节的转矩相关的力响应值，f\ 3是与DIP关节的转矩相关的力响应值， ftl是与主指型机器人中的线W1~W4的张力相关的力响应值，ft2是与从指型机器人中的线 W5~W8的张力相关的力响应值，fi~f4是连结于主指型机器人的线W1~W4各自的力响应值， f5~fs是连结于从指型机器人的线W5~W8各自的力响应值。
[0102] (位置/力控制装置的基本的构成）
[0103] 接下来，对应用本发明的基本的原理的位置/力控制装置1的基本的构成进行说 明。
[0104] 图8是表示本发明的位置/力控制装置1的基本的构成的示意图。
[0105] 在图8中，位置/力控制装置1包含基准值输入部10、控制部20、驱动器30、促动器 40、以及位置传感器50而构成。
[0106] 位置/力控制装置1作为与未图示的主装置的动作对应的从装置而动作，将设置于 主装置的促动器的位置传感器的检测结果作为输入，进行与功能相应的动作。
[0107] 通过如后述那样切换控制部20中的由分功能力/速度分配转换块FT定义的坐标转 换，能够对安装于位置/力控制装置1的功能进行各种变更。
[0108] 基准值输入部10将成为位置/力控制装置1所具备的每个功能的基准的值(基准 值)输入到控制部20。该基准值例如是从设置于主装置的促动器的位置传感器输出的时间 序列的检测值。在实时地从主装置将时间序列的检测值作为基准值输入到控制部20的情况 下，基准值输入部10能够由通信接口（通信I/F)构成。另外，在事先存储主装置的时间序列 的检测值、且作为基准值依次读出并输入到控制部20的情况下，基准值输入部10能够由存 储器或硬盘等的存储装置构成。
[0109] 控制部20控制位置/力控制装置1整体，由CPU(Central Processing Unit:中央处 理器)等的信息处理装置构成。
[0110] 另外，控制部20具备图1中的分功能力/速度分配转换块FT、理想力源块FC、理想速 度(位置)源块PC、以及逆转换块IFT的功能。
[0111] 即，经由基准值输入部10对控制部20输入由主装置的位置传感器检测出的时间序 列的检测值。该时间序列的检测值表示主装置的动作，控制部20对从输入的检测值(位置） 导出的速度(位置)以及力的信息应用根据功能设定的坐标转换。
[0112] 而且，控制部20对用于导出通过坐标转换获得的速度(位置）的状态值的速度(位 置)进行速度(位置)的区域中的运算。同样，控制部20对用于导出通过坐标转换获得的力的 状态值的力进行力的区域中的运算。而且，控制部20对计算出的速度(位置）的区域中的运 算结果以及力的区域中的运算结果实施向加速度等的维统一的处理，而且应用根据功能设 定的坐标转换的逆转换。由此，控制部20将计算出的速度(位置)的区域中的运算结果以及 力的区域中的运算结果转换成向促动器的输入的区域的值。
[0113] 驱动器30将由控制部20逆转换的向促动器的输入的区域的值转换成针对促动器 40的具体的控制指令值(电压值或者电流值等），并将该控制指令值输出到促动器40。
[0114]促动器40遵循从驱动器30输入的控制指令值而被驱动，并对控制对象物的位置进 行控制。
[0115] 位置传感器50检测出由促动器40控制的控制对象物的位置，并将检测值输出到控 制部20。
[0116] 通过这种构成，位置/力控制装置1通过与功能相应的坐标转换将由位置传感器50 检测出的从控制对象物的位置获得的速度(位置）以及力转换成速度(位置）的区域以及力 的区域的状态值。由此，根据功能分别对速度(位置）以及力分配控制能量。并且，使各个状 态值逆转换而成为控制指令值，根据该控制指令值，利用驱动器30驱动促动器40。
[0117] 因此，位置/力控制装置1能够通过检测控制对象物的位置来计算为了实现作为目 的的功能所需的速度(位置）以及力的状态值，并能够通过基于这些状态值驱动促动器40来 将控制对象物的位置以及力控制成作为目的的状态。
[0118] 另外，位置/力控制装置1通过切换控制部20中的与功能相应的坐标转换，能够实 现不同的功能。例如，在位置/力控制装置1所具备的存储装置中，对应于多个功能地存储与 各功能相应的坐标转换，并根据目的选择与某一个功能相应的坐标转换，从而能够实现位 置/力控制装置1中的各种功能。
[0119] 另外，位置/力控制装置1能够使对控制部20输入的基准值成为实时地从主装置输 入的位置以及力的取得值。在该情况下，能够实时地与主装置的动作连动而控制位置/力控 制装置1。
[0120] 另外，位置/力控制装置1能够使对控制部20输入的基准值成为预先取得并存储的 主装置或者从装置的时间序列的位置以及力的取得值。在该情况下，能够以预先准备的主 装置的动作为基准，实现位置/力控制装置1的功能。即，能够以不存在主装置的状态在位 置/力控制装置1中再现作为目的的功能。
[0121](位置/力控制装置1的具体例）
[0122] 接下来，对位置/力控制装置1的具体的构成例进行说明。
[0123] 如上述那样，通过切换控制部20中的与定义的功能相应的坐标转换，位置/力控制 装置1能够实现各种功能。
[0124] 以下，对实现图2的力·触觉传递功能、图4的拾取和放置功能以及图6的转动螺丝 的学习以及再现功能的情况下的位置/力控制装置1的构成例进行说明。
[0125] (实现力·触觉传递功能的位置/力控制装置1的构成例）
[0126] 图9是表示实现力?触觉传递功能的位置/力控制装置1的构成的示意图。
[0127] 在图9中，位置/力控制装置1包含主装置100A、从装置100B、以及PC(Pers接通al Computer:个人电脑)100C而构成。
[0128] 主装置100A由内置有驱动器30以及位置传感器50的促动器40构成。
[0129] 主装置100A具备能够向一方向滑动的可动轴41A，可动轴41A由操作者移动。可动 轴41A的位置被位置传感器50检测出，该检测值被输出到PC100C。
[0130]另外，主装置100A的促动器40被PC100C控制。图9中的位置/力控制装置1具备双向 控制功能，根据从装置100B与物体接触的力，通过PCI 00C控制促动器40的动作。
[0131] 与主装置100A相同，从装置100B由内置有驱动器30以及位置传感器50的促动器40 构成。
[0132] 从装置100B具备能够向一方向滑动的可动轴41B，可动轴41B在促动器40的作用下 移动。可动轴41B的位置被位置传感器50检测出，该检测值被输出到PC100C。
[0133] PC100C具备有着基准值输入部10的功能的通信接口 110和控制部20。
[0134] 通信接口 110接受从主装置100A以及从装置100B输入的位置传感器50的检测值并 输出到控制部20。另外，通信接口 110将从控制部20输入的用于控制主装置100A以及从装置 100B的促动器40的加速度的值输出到主装置100A以及从装置100B。
[0135] 在实现力·触觉传递功能的位置/力控制装置1的情况下，由于在控制部20中定义 有作为式(2)而表示的坐标转换，因此控制成主装置100A的促动器40的位置与从装置100B 的促动器40的位置之差成为零的状态。另外，控制成操作者对主装置100A的促动器40施加 的力与作用于从装置100B的促动器40的来自物体的反作用力成为作用·反作用的关系(彼 此相等且朝向相反）的状态。
[0136] 由此，在从装置100B中准确地再现对主装置100A进行的操作，并且能够将输入到 从装置100B的来自物体的反作用力准确地传递到主装置100A。
[0137] (实现拾取和放置功能的位置/力控制装置1的构成例）
[0138] 图10是表示实现拾取和放置功能的位置/力控制装置1的构成的示意图。
[0139] 在图10中，位置/力控制装置1包含构成第1臂的臂单元200A、构成第2臂的臂单元 200B、以及PC200C而构成。
[0140] 臂单元200A由内置有臂部201A、驱动器30以及位置传感器50的促动器40构成。