FI83175C - Procedure for path control of a robotic cell - Google Patents

Procedure for path control of a robotic cell Download PDF

Info

Publication number
FI83175C
FI83175C FI894305A FI894305A FI83175C FI 83175 C FI83175 C FI 83175C FI 894305 A FI894305 A FI 894305A FI 894305 A FI894305 A FI 894305A FI 83175 C FI83175 C FI 83175C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
robot
coordinate system
manipulator
control unit
point
Prior art date
Application number
FI894305A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI894305A0 (en
FI83175B (en
Inventor
Ilpo Haipus
Original Assignee
Aitec Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aitec Oy filed Critical Aitec Oy
Priority to FI894305A priority Critical patent/FI83175C/en
Publication of FI894305A0 publication Critical patent/FI894305A0/en
Priority to JP90510875A priority patent/JPH05505893A/en
Priority to EP90911687A priority patent/EP0491711A1/en
Priority to PCT/FI1990/000190 priority patent/WO1991004521A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FI83175B publication Critical patent/FI83175B/en
Publication of FI83175C publication Critical patent/FI83175C/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/418Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
    • G05B19/41815Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell
    • G05B19/4182Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the cooperation between machine tools, manipulators and conveyor or other workpiece supply system, workcell manipulators and conveyor only
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/42Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39101Cooperation with one or more rotating workpiece holders, manipulators
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/39Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39134Teach point, move workpiece, follow point with tip, place tip on next point
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

1 831751 83175

Menetelmä robottisolun rataohjausta varten Tämä keksintö koskee menetelmää robottisolun rata-ohjausta varten, joka robottisolu käsittää vähintään vii-5 den vapausasteen robotin, vähintään kahden vapausasteen kappalemanipulaattorin ja niitä synkronoidusti ohjaavan ohjausyksikön, joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa - robotti ja manipulaattori saatetaan käsiohjatusti haluttuun keskinäiseen asentoon liikeradan kannalta oleel- 10 lisissä pisteissä ja - talletetaan tiedot robotin ja manipulaattorin keskinäisestä asennosta mainituissa pisteissä ohjausyksikköön.The present invention relates to a method for orbital control of a robot cell, the robot cell comprising a robot of at least five degrees of freedom, a manipulator of at least two degrees of freedom and a control unit synchronously controlling them, the method comprising the steps of - bringing the robot and manipulator manually into the desired position at points relevant to the trajectory, and - storing information about the mutual position of the robot and the manipulator at said points in the control unit.

On kehitetty robottijärjestelmiä joissa robotin ja 15 kappalemanipulaattorin, tavanomaisimmin kääntöpöydän, liikkeitä voidaan ohjata synkronoidusti siten että aikaansaadaan hallittu rataliike suhteessa kääntöpöydällä olevaan kappaleeseen (esim. suoraviivainen liike). Järjestelmät tekevät mahdollisiksi monimutkaiset liikeradat verrat-20 tuna järjestelmiin joista synkronointi puuttuu. Esim. hitsauksen aikana kääntöpöydän akseleita ei voida synkronoi-mattomissa järjestelmissä kääntää, koska muutoin työkalun tekemä rata ei ole hallittavissa (esim. suora liike ei ole suora kääntöpöydällä olevan kappaleen suhteen). Nykyisissä 25 synkronoiduissa järjestelmissä robotti ja kääntöpöytä aja vat opetusvaiheessa opetettujen pisteiden kautta. Seurauksena on että käyttäjän on, opetettaessaan synkronoituja liikeratoja, käännettävä ensin kappale työprosessin kannalta edulliseen asentoon ja sen jälkeen opetettava piste 30 robotin avulla. Ajettaessa opetettua liikerataa pitkin kääntyvät kääntöpöydän akselit lineaarisesti alkuasemasta loppuasemaan, jonka aikana robotti adaptoituu pöydän liikkeeseen halutun liikeradan aikaansaamiseksi. Ongelmana on ettei työkalun orientaatio pysy välttämättä edullisimmas-35 sa asennossaan työprosessin kannalta. Tällöin, vaikka hit- 2 83175 sausradan alku- ja loppupisteet olisi opetettu ns. jalko-asennossa, voi synkronoidusta liikkeestä olla seurauksena, että hitsauspoltin ei pysy jalkoasennossa kaikissa liikeradan kohdissa.Robotic systems have been developed in which the movements of the robot and the manipulator 15, most commonly the turntable, can be controlled synchronously so as to provide a controlled path movement relative to the object on the turntable (e.g., a linear motion). The systems allow for complex trajectories compared to 20 tuna systems that lack synchronization. For example, during welding, the axes of the turntable cannot be turned in non-synchronized systems, because otherwise the path made by the tool is not controllable (e.g., direct movement is not straight with respect to the part on the turntable). In the current 25 synchronized systems, the robot and the turntable drive through the points taught in the teaching phase. As a result, the user, when teaching synchronized trajectories, must first turn the part to a position favorable to the work process and then teach the point 30 by means of a robot. When driving along the taught trajectory, the axes of the turntable rotate linearly from the starting position to the end position, during which the robot adapts to the movement of the table to achieve the desired trajectory. The problem is that the orientation of the tool does not necessarily remain in its most favorable position for the work process. In this case, even if the start and end points of the hit 2 83175 dry track were taught, the so-called in the foot position, synchronized movement may result in the welding torch not remaining in the foot position at all points of the trajectory.

5 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on aikaansaada menetelmä robottisolun rataohjausta varten, johon ei liity mainittuja esimerkiksi työkalun asennon hallintaan synkronoiduissa liikkeissä liittyviä ongelmia. Keksinnön tavoitteena on siten aikaansaada robottisolu, jonka synkronoitu-10 jen liikkeiden opetus on nopeaa ja työkalun optimaalinen asento työprosessin kannalta on helpommin saavutettavissa. Tähän päästään keksinnön mukaisen menetelmän avulla, jolle on tunnusomaista, että - syötetään ohjausyksikölle liikeradan optimointi- 15 kriteerit ja - lasketaan optimaalinen liikerata robotin ja manipulaattorin keskinäistä asentoa koskevien tietojen ja optimointikriteerien perusteella ohjausyksikön avulla.It is an object of the present invention to provide a method for orbital control of a robot cell, which does not involve the said problems related to, for example, the control of the position of a tool in synchronized movements. The object of the invention is thus to provide a robotic cell in which the teaching of synchronized movements is rapid and the optimal position of the tool for the work process is more easily achieved. This is achieved by means of the method according to the invention, characterized in that - the control unit is provided with path optimization criteria, and - the optimal path is calculated on the basis of the information on the mutual position of the robot and the manipulator and the optimization criteria by the control unit.

Täten keksinnön mukaisessa menetelmässä robotin ja 20 kappalemanipulaattorin asema ja asennot ympäristön suhteen voidaan valita opetuksen kannalta helpoimmalla tavalla. Oleellista on, että opetusvaiheessa robotin työkalunpiti-men ja kappalemanipulaattorin keksinäinen asento on työvaiheen suorittamisen kannalta oikea. Juuri tämä keski-25 näinen asento tallennetaan haluttujen liikeradan pisteiden lisäksi muistiin. Tämän keskinäisen asennon ja ohjausyksikölle syötetyn optimointikriteerin, joka voi koskea esimerkiksi hitsauspolttimen asentoa hitsausprosessin aikana, perusteella ohjausyksikkö voi sitten laskea lopullisen 30 optimaalisen liikeradan, jota käytetään varsinaisen työn suorituksen aikana. Tällä tavoin opetusvaihetta voidaan nopeuttaa ja yksinkertaistaa ja kuitenkin lopputuloksena on liikerata, jossa sekä työkalun ja työkappaleen keskinäinen asento että niiden asennot ympäristöön nähden ovat 35 edullisimmat itse työn suorituksen kannalta.Thus, in the method according to the invention, the position and positions of the robot and the body manipulator 20 with respect to the environment can be selected in the easiest way from the point of view of teaching. It is essential that during the teaching phase, the inventive position of the robot tool holder and the part manipulator is correct for performing the work step. It is this central-25 position that is stored in memory in addition to the desired trajectory points. Based on this mutual position and the optimization criterion fed to the control unit, which may concern, for example, the position of the welding torch during the welding process, the control unit can then calculate the final optimal trajectory 30 to be used during the actual work. In this way, the teaching phase can be speeded up and simplified, and yet the end result is a trajectory in which both the relative position of the tool and the workpiece and their positions relative to the environment are most advantageous for the performance of the work itself.

3 831753,83175

Edullisesti robotin ja kappalemanipulaattorin keskinäinen asento talletetaan robotin työkalunpitimen koordinaatiston sijaintina robotin alustan koordinaatiston suhteen ja kappalemanipulaattorin nivelten kulma-asentoi-5 na. Menetelmää yksinkertaistaa edelleen mahdollisuus, että robotti ja kappalemanipulaattori saatetaan haluttuun keskinäiseen asentoon pelkästään robottia ohjaamalla manipulaattorin asennon pysyessä muuttumattomana.Preferably, the relative position of the robot and the part manipulator is stored as the position of the coordinate system of the robot tool holder with respect to the coordinate system of the robot platform and as the angular position of the joints of the part manipulator. The method is further simplified by the possibility that the robot and the part manipulator are brought into the desired mutual position only by controlling the robot while the position of the manipulator remains unchanged.

Seuraavassa keksinnön mukaista menetelmää kuvataan 10 yksityiskohtaisemmin viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää kaaviollisesti keksinnön mukaisen robottisolun kokoonpanon, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaiseen robottisoluun 15 sisältyvien nivelten paikat ja niihin liittyvät koordinaatistot ja kuvio 3 esittää lohkokaavion muodossa kuvion 1 robottisoluun sisältyvän ohjausjärjestelmän.The method according to the invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a robot cell assembly according to the invention, Figure 2 shows the locations and associated coordinate systems of the robot cell 15 of Figure 1 and Figure 3 shows a block diagram of the robot cell of Figure 1.

Keksinnön mukainen menetelmä edellyttää, että ro-20 bottisolu muodostuu vähintäin viiden vapausasteen robotista 1, vähintäin kahden vapausteen kääntöpöydästä 2 sekä niitä ohjaavasta ohjausyksiköstä 3. Ohjausyksikkö 3 pystyy ajamaan sekä robottia 1 että kääntöpöytää 2 samanaikaisesti. Työstettävä kappale (ei esitetty) kiinnitetään kääntö-25 pöytään 2 ja tarvittava työkalu (ei esitetty) robottiin 1. Robotin päänivelet Jl, J2, J3 voivat olla joko kiertotyyp-pisiä niveliä tai lineaariniveliä. Rannenivelten J4, J5, J6 on oltava kiertotyyppisiä jotta ohjausyksikkö 3 voi muuttaa työkalun orientaatiota tarvittaessa. Kääntöpöydän 30 nivelten J7, J8 on oltava kiertotyyppisiä, jotta ohjausyksikkö 3 voi tarvittaessa muuttaa kappaleen asentoa robottiin nähden.The method according to the invention requires that the ro-20 bot cell consists of a robot 1 of at least five degrees of freedom, a turntable 2 of at least two degrees of freedom and a control unit 3 controlling them. The control unit 3 is able to drive both the robot 1 and the turntable 2 simultaneously. The workpiece (not shown) is attached to the pivot-25 table 2 and the required tool (not shown) to the robot 1. The head joints J1, J2, J3 of the robot can be either rotary-type joints or linear joints. The wrist joints J4, J5, J6 must be of the rotational type so that the control unit 3 can change the orientation of the tool if necessary. The joints J7, J8 of the turntable 30 must be of the rotary type so that the control unit 3 can, if necessary, change the position of the part relative to the robot.

Kääntöpöydän akseleiden leikkauspisteessä on suorakulmainen koordinaatisto T, robotin kiinnitysalustassa 35 suorakulmainen koordinaatisto W ja työkalun kärjessä suo- 4 83175 rakulmainen koordinaatisto P. Koordinaatiston T asennon määräävät kääntöpöydän akseleiden nivelkulmat. Opetettaessa liikeratojen pisteitä talletetaan ohjausyksikön muistiin kustakin pisteestä P koordinaatiston sijainti W tai 5 T koordinaatistoon nähden sekä kääntöpöydän nivelkulmat J7, J8.The point of intersection of the rotary table axes has a rectangular coordinate system T, the robot mounting base 35 has a rectangular coordinate system W and the tool tip has a rectangular coordinate system P. The position of the coordinate system T is determined by the articulation angles of the rotary table axes. When teaching the points of the trajectories, the position W or 5 T of the coordinate system relative to the coordinate system and the articulation angles J7, J8 of the turntable are stored in the memory of the control unit.

Ajettaessa synkronoituja liikkeitä tapahtuu liike-ratalaskenta T koordinaatiston suhteen W koordinaatiston sijaan. Ohjausyksikkö 3 suorittaa tarvittavat muunnosope-10 raatiot W koordinaatistosta T koordinaatistoon ja päinvastoin. Optimaalisen liikeradan aikaansaamiseksi ohjausyksikkö 3 ajaa kääntöpöydän niveliä siten että työkalun z-akselin suunta pysyy jatkuvasti liikkeen aikana ennalta määrätyssä asennossa W-koordinaatistoon nähden (esim. hit-15 sauksessa on suotava että työkalukoordinaatiston z-akseli osoittaa alaspäin, ns. jalkoasento). Jokaisen laskentajak-son aikana ohjausyksikkö laskee - uuden ratapisteen Pi suhteessa T-koordinaatistoon - kääntöpöydän 2 nivelkulmille J7, J8 arvot siten 20 että T-koordinaatistossa sijaitseva piste Pi kääntyy op- timiasentoon (piste Pi2), - pisteen Pi2 paikan W koordinaatiston suhteen (piste Pi3) - pisteen Pi3 arvon perusteella robotin nivelkulmat 25 J1...J6 - kulmia J1...J8 vastaavat enkoodereiden E1...E8 asentoarvot - käskyttää kutakin nivelservoa NS1...NS8 ajamaan laskettuun enkooderiarvoon 30 Koska optimointi tehdään jokaisen laskentajakson aikana, on mahdollista opettaa liikeratojen pisteet ei-optimiasennossa ja myös säilyttää optimiasento koko liikeradan ajan toistettaessa opetettua liikerataa.When running synchronized movements, the motion-path calculation with respect to the T coordinate system takes place instead of the W coordinate system. The control unit 3 performs the necessary conversion operations from the W coordinate system to the T coordinate system and vice versa. In order to obtain an optimal trajectory, the control unit 3 moves the pivot table joints so that the direction of the z-axis of the tool remains in a predetermined position relative to the W-coordinate system during movement (e.g. in hit-15, it is desirable that the z-axis of the tool coordinate system points downwards, so-called foot position). During each calculation period, the control unit calculates - the values of 20 for the articulation angles J7, J8 of the turntable 2 with respect to the T-coordinate system 2 - the point Pi in the T-coordinate system turns to the optimum position (point Pi2), - the point Pi2 with respect to the W coordinate system Pi3) - based on the value of point Pi3, the robot's articulation angles 25 J1 ... J6 - the angles J1 ... J8 correspond to the position values of the encoders E1 ... E8 - instruct each articulation servo NS1 ... NS8 to drive to the calculated encoder value 30 Since the optimization is performed during each calculation period, it is possible to teach the points of the trajectories in the non-optimum position and also to maintain the optimum position throughout the trajectory while repeating the taught trajectory.

Kuviossa 1 on esitetty eräs järjestelmä, jolla kek-35 sinnön mukainen rataoptimointi voidaan toteuttaa. Robotti 5 83175 on kuuden vapausasteen nivelmekanismi, jonka kaikki nivelet ovat kiertoniveliä. Nivelten kiertoakselit on merkitty J1,J2...J6. Kääntöpöydässä 2 on kaksi kiertyvää niveltä, joiden akselit on merkitty J7 (kääntö) ja J8 (kierto).Figure 1 shows a system with which the track optimization according to the invention can be implemented. The robot 5 83175 is a six-degree-of-freedom articulation mechanism with all articulated joints. The axes of rotation of the joints are marked J1, J2 ... J6. The turntable 2 has two rotating joints, the axes of which are marked J7 (turn) and J8 (turn).

5 Kääntöpöydän akselit ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan ja leikkaavat toisensa pisteessä A. J8 akseli on W-koor-dinaatiston x-akselin suuntainen. Jokaisessa nivelessä on moottori M1...M8, jota voidaan ajaa vastaavan nivelservon NS1...NS8 kautta. Nivelen asennon lukemista varten moot-10 toreissa on absoluuttienkooderit E1...E8, joiden signaalit on kytketty vastaavaan nivelservoon NS1...NS8. Työstettävä kappale kiinnitetään kääntöpöytään 2, työkalu kiinnitetään robotin työkalulaippaan. Solulla voidaan esim. hitsata kappaleita, jos robottiin liitetään hitsausvarustus.5 The axes of the turntable are perpendicular to each other and intersect at point A. The axis J8 is parallel to the x-axis of the W-coordinate system. Each joint has a motor M1 ... M8, which can be driven via the corresponding joint servo NS1 ... NS8. To read the position of the joint, the motor-10 motors have absolute encoders E1 ... E8, the signals of which are connected to the corresponding joint servo NS1 ... NS8. The workpiece is attached to the turntable 2, the tool is attached to the robot tool flange. For example, the cell can be used to weld pieces if welding equipment is connected to the robot.

15 Kuviossa 2 on esitetty pelkistetty malli kuvion 1 järjestelmästä. Robotin koordinaatiston W suunta on valittu siten että z-akseli on nivelen J1 suunta, y-akselin suunta on J2 suunta kun J1 nivelkulma on 0, x-akseli on kohtisuorassa em. akseleita vastaan. W-koordinaatiston 20 origo on J1 ja J2 akseleiden leikkauspisteessä B. Kääntö-pöydän T koordinaatiston z-akseli osoittaa J8 suuntaan (*J1 suunta) ja x-akseli W koordinaatiston x-akselin suuntaan silloin kun J7, J8 ovat 0-kulmassa. T-koordinaatiston origo sijaitsee J7 ja J8 akseleiden leikkauspisteessä A. 25 Työkalukoordinaatiston P paikka ja orientaatio suhteessa W-koordinaatistoon riippuvat robotin nivelkulmista J1...J6, työkalukoordinaatiston origo sijaitsee työkalun kärkipisteessä.Figure 2 shows a reduced model of the system of Figure 1. The direction W of the robot coordinate system is chosen so that the z-axis is the direction of the joint J1, the y-axis is the direction of J2 when the joint angle of J1 is 0, the x-axis is perpendicular to the above axes. The origin of the W coordinate system 20 is at the intersection of the J1 and J2 axes B. The z-axis of the turntable T coordinate system points in the J8 direction (* J1 direction) and the x-axis W in the x-axis direction of the W coordinate system when J7, J8 are at 0. The origin of the T coordinate system is located at the intersection of the J7 and J8 axes. 25 The position and orientation of the tool coordinate system P relative to the W coordinate system depend on the robot joint angles J1 ... J6, the origin of the tool coordinate system is located at the tool tip.

Kuviossa 3 on esitetty solun ohjausjärjestelmä. 30 Nivelservot NS1...NS8 on kytketty robotin 1 ja kääntöpöydän 2 vastaaviin moottoreihin M1...M8 sekä enkoodereihin E1...E8. Nivelservot pystyvät ohjaamaan kukin omaa niveltään laskentayksiköltä 3 tulevien ohjeiden mukaan. Laskentayksikkö voi esim. käskyttää nivelservoa ajamaan halut-35 tuun enkooderilukemaan. Opetettaessa robottia ajamaan pis- 6 83175 teestä toiseen tallettuvat opetetut pisteet ohjausyksikön 3 muistiin 7. Kussakin pisteessä talletetaan P-koordinaa-tiston sijainti W-koordinaatiston suhteen sekä kääntöpöy-dän nivelkulmat J7, J8. Ohjausyksikköön 3 sisältyvän las-5 kentayksikön 8 tehtävänä on laskea liikeradan interpolaa-tiopisteet kääntöpöydän koordinaatistossa, suorittaa orientaation kääntö haluttuun optimiasentoon kääntöpöydän avulla, suorittaa optimoidulle pisteelle muunnos W-koor-dinaatistoon, laskea pisteen paikkaa vastaavat nivelkulmat 10 J1...J6, (37, J8 arvot laskettu optimointivaiheessa) sekä ohjata nivelservot laskettuun asentoon. Riittävän rata-tarkkuuden aikaansaamiseksi on interpolaatiolaskentavälin oltava muutamia kymmeniä millisekunteja.Figure 3 shows a cell control system. 30 The articulated servos NS1 ... NS8 are connected to the respective motors M1 ... M8 of the robot 1 and the turntable 2 and to the encoders E1 ... E8. The articulated servos are each able to control their own joint according to the instructions from the calculation unit 3. The calculation unit can, for example, instruct the articulated servo to drive to the desired encoder reading. When the robot is taught to drive from point 6 to 83175, the taught points are stored in the memory 7 of the control unit 3. At each point, the position of the P-coordinate system with respect to the W-coordinate system and the swivel angles J7, J8 of the turntable are stored. The task of the calculation unit 8 included in the control unit 3 is to calculate the interpolation points of the trajectory in the rotary table coordinate system, perform the orientation rotation to the desired optimal position by the rotary table, perform a conversion to the optimized point in the W coordinate system, calculate the joints 10 , J8 values calculated in the optimization phase) and control the articulated servos to the calculated position. To obtain sufficient orbital accuracy, the interpolation calculation interval must be a few tens of milliseconds.

Opetusvaiheen aikana käyttäjä voi pitää kääntöpöy-15 dän asennon muuttumattomana. Pisteen opetus tapahtuu ajamalla robotti 1 käsiohjaimella 4 haluttuun pisteeseen halutussa orientaatiossa kappaleeseen nähden. Pisteen paikka ja orientaatio sekä kääntöpöydän nivelkulmat talletetaan muistiin. Pisteen paikka ja orientaatio voidaan tal-20 lettaa suhteessa W-koordinaatistoon, T-koordinaatistoon tai robotin nivelkulmina. Kääntöpöydästä talletetaan ope-tushetkellä olevat nivelkulmat 37, 38. Näin jatkaen opetetaan kaikki radan tarvitsemat pisteet.During the training phase, the user can keep the position of the turntable-15 unchanged. The point is taught by driving the robot 1 with the hand control 4 to the desired point in the desired orientation with respect to the object. The position and orientation of the point as well as the articulation angles of the turntable are stored in memory. The position and orientation of the point can be recorded relative to the W coordinate system, the T coordinate system, or as robot articulation angles. The articulation angles 37, 38 at the time of teaching are stored on the turntable. Continuing in this way, all the points needed for the course are taught.

Toistettaessa opetettua liikerataa (esim. suoravii-25 väistä rataa pisteestä P1 pisteeseen P2) on laskentayksikön 8 muunnettava P1 ja P2 pisteet W-koordinaatistosta T-koordinaatistoon. Muistiin talletettu piste voidaan esittää transformaatiomatriisin muodossa 30 | nx ox ax px | | ny oy ay py | | nz oz az pz | | 0 0 0 0 | 35 missä vektori {px,py,pz} = pisteen origon paikka ’ 83175 vektori {ηχ,ηγ,ηζ} - työkalukoordinaatiston x akseli pisteessä Pw vektori {ox,oy,oz} = työkalukoordinaatiston y-ak- seli pisteessä Pw 5 vektori {ax,ay,az} « työkalukoordinaatiston z-ak- seli pisteessä PwWhen repeating the taught trajectory (e.g. a straight line from point P1 to point P2), the calculation unit 8 must convert the points P1 and P2 from the W coordinate system to the T coordinate system. The point stored in the memory can be represented in the form of a transformation matrix 30 nx ox ax px | | ny oy ay py | | nz oz the pz | | 0 0 0 0 | 35 where vector {px, py, pz} = position of point origin '83175 vector {ηχ, ηγ, ηζ} - x-axis of tool coordinate system at point Pw vector {ox, oy, oz} = y-axis of tool coordinate system at point Pw 5 vector { ax, ay, az} «z-axis of the tool coordinate system at point Pw

Pisteen Pw muunnos W koordinaatistosta T koordinaatistoon tapahtuu kertomalla W-koordinaatistossa oleva piste Pw T koordinaatiston paikkaa ja orientaatiota kuvaavan 10 transformaatiomatriisin T käänteismatriisilla Τ'The transformation of the point Pw from the W coordinate system T to the coordinate system takes place by multiplying the point Pw T in the W coordinate system by the inverse matrix Τ 'of the 10 transformation matrices T describing the position and orientation of the coordinate system.

Pt = T'*Pw T Matriisi voidaan helposti määrätä tunnettaessa ΤΙ 5 koordinaatiston origon sijainti W-koordinaatistossa sekä kääntöpöydän akseleiden nivelkulmat J7, J8.Pt = T '* Pw T The matrix can be easily determined by knowing the location of the origin of the ΤΙ 5 coordinate system in the W coordinate system and the articulation angles J7, J8 of the turntable axes.

| C8 -S8 0 px | | C7*S8 C7*C8 -S7 py | 20 | S7*S8 S7*C8 C7 pz | | 0 0 0 1 | missä C7 = cos(J7) C8 * cos(J8) 25 S7 = sin(J7) S8 = sin(J8) vektori {px,py,pz} T-koordinaatiston origon sijainti W-koordinaatistossa 30 Kun liikeradan pisteet P1 ja P2 tunnetaan T-koor- dinaatistossa voidaan liikeradan interpolaatiolaskenta suorittaa T-koordinaatiston suhteen. Jokaiselle liikeradan interpolaatiopisteelle Pti lasketaan korjattu arvo opti-miorientaation toteuttamiseksi. Kappale saadaan optimiori-35 entaatioon seuraavasti: β 83175| C8 -S8 0 px | | C7 * S8 C7 * C8 -S7 py | 20 | S7 * S8 S7 * C8 C7 pz | | 0 0 0 1 | where C7 = cos (J7) C8 * cos (J8) 25 S7 = sin (J7) S8 = sin (J8) vector {px, py, pz} Location of the origin of the T-coordinate system in the W-coordinate system 30 When the points P1 and P2 of the trajectory are known In the T-coordinate system, the interpolation calculation of the trajectory can be performed with respect to the T-coordinate system. For each trajectory interpolation point Pti, a corrected value is calculated to implement the optimum orientation. The body is obtained for the optior-35 entation as follows: β 83175

Lasketaan T*Pti z-vektori |...... C8*ax - S8*ay ... | I...... C7*S8*ax + C7*C8*ay - S7*az | 5 |...... S7*S8*ax + S7*C8*ay + C7*az ... | | 0 0 0 1 |Calculate the T * Pti z vector | ...... C8 * ax - S8 * ay ... | I ...... C7 * S8 * ax + C7 * C8 * ay - S7 * az | 5 | ...... S7 * S8 * ax + S7 * C8 * ay + C7 * the ... | | 0 0 0 1 |

Merkitään T*Pti z-vektori yhtäsuureksi kuin haluttu optimiorientaatio v, jolloin saadaan ehto 10 vx = C8*ax - S8*ay vy * C7*S8*ax + C7*C8*ay - S7*az vx » S7*S8*ax + S7*C8*ay + C7*az 15 missä yksikkövektori {vx,vy,vz} = haluttu optimiorientaatio.Let the T * Pti z vector be equal to the desired optimum orientation v, giving the condition 10 vx = C8 * ax - S8 * ay vy * C7 * S8 * ax + C7 * C8 * ay - S7 * az vx »S7 * S8 * ax + S7 * C8 * ay + C7 * az 15 where the unit vector {vx, vy, vz} = desired optimum orientation.

Tästä yhtälöryhmästä voidaan J7 ja J8 optimiarvot ratkaista, kun muistetaan, että C7 = cos(J7) ja C8 = cos(J8).From this group of equations, the optimal values of J7 and J8 can be solved by remembering that C7 = cos (J7) and C8 = cos (J8).

20 Interpolaatiopiste Pti muunnetaan T-koordinaatis- tosta W-koordinaatistoon seuraavasti20 The interpolation point Pti is converted from the T coordinate system to the W coordinate system as follows

Pwi - To*PtiPwi - To * Pti

Pwi * radan optimoitu piste W-koordinaatistossa 25 To - T-koordinaatiston transformaatiomatriisi op timoidussa asennossaPwi * path optimized point in W coordinate system 25 To - T coordinate system transformation matrix in optimized position

Pti = Liikeradan piste T-koordinaatiston suhteenPti = point on the trajectory with respect to the T coordinate system

Pwi pisteen perusteella voidaan laskea robotin ni-30 velkulmat J1...J6 optimipisteessä. Ohjausyksikkö 3 muuntaa nivelkulmat enkoodereiden E1...E8 asentotiedoksi ja ajaa nivelservojen NS1...NS8 kautta nivelet ko. asentoon.Based on the point pwi, the angles J1 ... J6 of the robot ni-30 can be calculated at the optimum point. The control unit 3 converts the articulation angles to the position information of the encoders E1 ... E8 and drives the articulations through the articulation servos NS1 ... NS8. position.

Yllä keksinnön mukaista menetelmää on kuvattu vain yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla, joka on koh-35 distunut erityisesti menetelmän sovellutukseen hitsauksen β 83175 yhteydessä. On ymmärrettävää, että keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa muissakin robottisolun käyttösovellutuksissa, joissa joko robotille tai kappalemanipu-laattorille halutaan antaa joko optimointi- tai reunaeh-5 toja. Tällaiset reunaehdot voivat liittyä joko robotin tai kappalemanipulaattorin asentoihin, mahdollisiin esteisiin niiden liikeradalla, rajoituksiin joidenkin nivelten toiminta-alueessa, jne.The method according to the invention has been described above with the aid of only one exemplary embodiment, which is particularly directed to the application of the method in connection with welding β 83175. It will be appreciated that the method of the invention may be applied to other robot cell applications in which it is desired to provide either an optimizer or a boundary condition to either the robot or the body multiplier. Such boundary conditions may be related to the positions of either the robot or the body manipulator, possible obstacles in their trajectory, restrictions on the operating range of some joints, etc.

Claims (4)

10 831 7510,831 75 1. Menetelmä robottisolun rataohjausta varten, joka robottisolu käsittää vähintään viiden vapausasteen robotin 5 (1), vähintään kahden vapausasteen kappalemanipulaattorin (2) ja niitä synkronoidusti ohjaavan ohjausyksikön (3), joka menetelmä käsittää vaiheet, joissa - robotti (1) ja manipulaattori (2) saatetaan käsi-ohjatusti (4) haluttuun keskinäiseen asentoon liikeradan 10 kannalta oleellisissa pisteissä ja - talletetaan tiedot robotin (1) ja manipulaattorin (2) keskinäisestä asennosta mainituissa pisteissä ohjausyksikköön (3), tunnettu siitä, että - syötetään ohjausyksikölle (3) liikeradan opti- 15 mointikriteerit ja - lasketaan optimaalinen liikerata optimointikriteerien ja robotin ja manipulaattorin keskinäistä asentoa koskevien tietojen perusteella ohjausyksikön (3) avulla.A method for orbital control of a robot cell, the robot cell comprising a robot 5 (1) of at least five degrees of freedom, a body manipulator (2) of at least two degrees of freedom and a control unit (3) synchronously controlling them, the method comprising the steps of - a robot (1) and a manipulator (2) ) is brought manually (4) to the desired mutual position at points relevant to the trajectory 10, and - information on the mutual position of the robot (1) and the manipulator (2) at said points is stored in the control unit (3), characterized in that - the control unit (3) is - 15 optimization criteria, and - calculating the optimal trajectory on the basis of the optimization criteria and the information on the mutual position of the robot and the manipulator by means of the control unit (3). 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 20 tunnettu siitä, että robotin (1) ja manipulaattorin (2) keskinäinen asento talletetaan robotin (1) työka-lunpitimen (5) koordinaatiston (P) sijaintina robotin (1) alustan (6) koordinaatiston (W) suhteen ja manipulaattorin nivelten (J7, J8) kulma-asentoina.Method according to Claim 1, characterized in that the relative position of the robot (1) and the manipulator (2) is stored as the position of the coordinate system (P) of the tool holder (5) of the robot (1) in the coordinate system (W) of the platform (6) of the robot (1). ) and as angular positions of the manipulator joints (J7, J8). 3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että optimointikriteeri käsittää robotin (1) tai manipulaattorin (2) asennon ympäristöön nähden.Method according to claim 1, characterized in that the optimization criterion comprises the position of the robot (1) or manipulator (2) in relation to the environment. 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, 30 tunnettu siitä, että robotti (1) ja kappaleinani -pulaattori (2) saatetaan haluttuun keskinäiseen asentoon robottia (1) ohjaamalla manipulaattorin (2) asennon pysyessä muuttumattomana. 11 83175A method according to claim 1, characterized in that the robot (1) and the manipulator (2) of my pieces are brought into the desired mutual position by controlling the robot (1) while the position of the manipulator (2) remains unchanged. 11 83175
FI894305A 1989-09-12 1989-09-12 Procedure for path control of a robotic cell FI83175C (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI894305A FI83175C (en) 1989-09-12 1989-09-12 Procedure for path control of a robotic cell
JP90510875A JPH05505893A (en) 1989-09-12 1990-08-09 How to control the robot cell path
EP90911687A EP0491711A1 (en) 1989-09-12 1990-08-09 A method for the control of the path of a robot cell
PCT/FI1990/000190 WO1991004521A1 (en) 1989-09-12 1990-08-09 A method for the control of the path of a robot cell

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI894305A FI83175C (en) 1989-09-12 1989-09-12 Procedure for path control of a robotic cell
FI894305 1989-09-12

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI894305A0 FI894305A0 (en) 1989-09-12
FI83175B FI83175B (en) 1991-02-28
FI83175C true FI83175C (en) 1991-06-10

Family

ID=8528973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI894305A FI83175C (en) 1989-09-12 1989-09-12 Procedure for path control of a robotic cell

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP0491711A1 (en)
JP (1) JPH05505893A (en)
FI (1) FI83175C (en)
WO (1) WO1991004521A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4325407B2 (en) 2004-01-08 2009-09-02 パナソニック株式会社 Industrial robot
EP2067570A1 (en) * 2007-12-04 2009-06-10 Francisco Casal Tubet Robotic cell for loading and unloading cutting tools
EP2199882A1 (en) * 2008-12-16 2010-06-23 Siemens Aktiengesellschaft Method and calculator for creating instructions of a part-program
CN107553484B (en) * 2016-06-30 2020-07-07 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 Robot operation motion path planning method and system
TWI725630B (en) * 2019-11-21 2021-04-21 財團法人工業技術研究院 Processing path generating device and method thereof

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60193016A (en) * 1984-03-14 1985-10-01 Toyota Motor Corp Robot device
US4598380A (en) * 1984-08-13 1986-07-01 Cincinnati Milacron Inc. Method and apparatus for controlling manipulator and workpiece positioner
EP0271691B2 (en) * 1986-11-17 1998-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Method for controlling the three-dimensional relative movement between a robot and a work piece fastened to a work piece holder
JP2652789B2 (en) * 1987-12-05 1997-09-10 ファナック 株式会社 Arc tracking control method

Also Published As

Publication number Publication date
FI894305A0 (en) 1989-09-12
EP0491711A1 (en) 1992-07-01
WO1991004521A1 (en) 1991-04-04
FI83175B (en) 1991-02-28
JPH05505893A (en) 1993-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI83176C (en) A method for controlling the movements of a robot and a piece manipulator during the learning phase of a robot cell
US5020001A (en) Robot controller
JPH08505091A (en) System and method for tracking features on an object using redundant axes
JPS60193016A (en) Robot device
KR960001962B1 (en) Method of controlling tool attitude of a robot
FI83175C (en) Procedure for path control of a robotic cell
JPH06332524A (en) Speed control method for numerical controller
JP2691985B2 (en) Robot trajectory control method
JP3710075B2 (en) Weaving control device for welding robot
JPS62251901A (en) Course controller for multiaxis robot
JPH08155647A (en) Weaving controller of welding robot
JPS62154006A (en) Robot controller
JP2686293B2 (en) Three-dimensional laser processing method
JP3106762B2 (en) Robot movement simulation device
JPS6029288A (en) Robot device
JP3402378B2 (en) Control method of 7-axis manipulator
JPH06259119A (en) Industrial robot controller
WO2022176818A1 (en) Robot control device, robot control system, and computer program
JPH02303779A (en) Control of industrial robot
JPH0683416A (en) Controller for robot with small graphic machining unit
JP2516993B2 (en) Manipulator control device
JPH0418788Y2 (en)
JPH02304601A (en) Industrial robot
JPH0256682B2 (en)
JPH04308903A (en) Interpolation control method for industrial robot

Legal Events

Date Code Title Description
MM Patent lapsed
MM Patent lapsed

Owner name: AITEC OY