JPH07223190A - Robot control device - Google Patents

Robot control device

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Publication number
JPH07223190A
JPH07223190A JP3302694A JP3302694A JPH07223190A JP H07223190 A JPH07223190 A JP H07223190A JP 3302694 A JP3302694 A JP 3302694A JP 3302694 A JP3302694 A JP 3302694A JP H07223190 A JPH07223190 A JP H07223190A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
sensor
allowable range
unit
sensor data
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP3302694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsunori Kawabe
満徳 川辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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 Yaskawa Electric Corp filed Critical Yaskawa Electric Corp
Priority to JP3302694A priority Critical patent/JPH07223190A/en
Publication of JPH07223190A publication Critical patent/JPH07223190A/en
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Abstract

PURPOSE:To accurately and quickly detect the abnormality of a robot by providing an action monitor section inspecting whether the sensor data fall within the allowable range of a predicted value, reporting to an orbit generation section when the sensor data deviate from the allowable range, and taking a necessary action. CONSTITUTION:An action monitor section 6 has a sensor data inspection table. The predicted value of the sensor data is calculated together with the target value to be instructed to a servo controller 4, and it is repeatedly updated during the operation of a robot 7. The action monitor section 6 receives the sensor information from a sensor input section 5 and inspects the deviation from the allowable range according to this table. When the allowable range is exceeded, the abnormality is reported to an orbit generation section 3, and the orbit generation section 3 stops the robot 7 and reports the failure of the basic action to an action plan section 2. The abnormality is detected, and the work action can be re-planned.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、センサ情報を監視する
ことによってロボット動作の異常を検出する機能を持っ
たロボット制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot controller having a function of detecting abnormality in robot operation by monitoring sensor information.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のロボット制御装置を図2に示す。
1はロボット制御装置であり、ロボット言語による動作
プログラム11を解読するロボット言語インタプリタ1
0、その解読結果から基本動作に必要な各関節の軌道を
生成する軌道生成部3、その各関節の目標角度を受けて
関節を駆動するサーボ制御部4、センサ入力部5から構
成され、ロボット7の力センサ9および各関節に取り付
けられた図示しない位置検出器の情報をフィードバック
することによってロボットが制御される。そして、セン
サの出力からロボットの動作異常を検出する場合は、ロ
ボットの動作プログラムでセンサ情報を取り込んで、予
め設定した範囲内の数値か否かを判定していた。
2. Description of the Related Art A conventional robot controller is shown in FIG.
A robot controller 1 is a robot language interpreter 1 for decoding an operation program 11 in a robot language.
0, a trajectory generation unit 3 that generates a trajectory of each joint necessary for a basic operation from the decoding result, a servo control unit 4 that drives a joint by receiving a target angle of each joint, and a sensor input unit 5 The robot is controlled by feeding back information from the force sensor 9 of FIG. 7 and a position detector (not shown) attached to each joint. When detecting a robot operation abnormality from the output of the sensor, the robot operation program captures the sensor information and determines whether or not the value is within a preset range.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、ロボットの
手先姿勢の変化に応じて力センサの出力が大きく変化し
てしまうという問題がある。手先姿勢の変化に応じて力
センサの出力が大きく変化した場合は異常ではないた
め、その値も正常範囲となるように設定しておくと、通
常作業時の異常を見逃すことになる。一方、特開平3−
79293号公報には、速度指令値に対応した許容最大
ドループ量のテーブルを持っておき、偏差量(ドループ
量)からロボットの異常を検出するものが開示されてい
るが、位置偏差量から異常を検知するので、位置偏差が
生じないケース(例えば、位置一定で力が制御されるよ
うな場合)には適用できない。そこで、本発明は、ロボ
ット動作中に動的に変化する力センサ情報の予測値と許
容範囲のデータを使ってロボットの異常を監視すること
ができるロボット制御装置を提供することを目的とす
る。
However, there is a problem that the output of the force sensor greatly changes according to the change of the hand posture of the robot. If the output of the force sensor greatly changes according to the change in the hand posture, it is not abnormal. Therefore, if the value is set to be within the normal range, the abnormality during normal work will be overlooked. On the other hand, JP-A-3-
Japanese Patent No. 79293 discloses a table that holds a table of the maximum allowable droop amount corresponding to a speed command value and detects a robot abnormality from a deviation amount (droop amount). Since it is detected, it cannot be applied to the case where no positional deviation occurs (for example, when the force is controlled at a constant position). Therefore, an object of the present invention is to provide a robot control device capable of monitoring a robot abnormality by using a predicted value of force sensor information that dynamically changes during robot operation and data of an allowable range.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、監視すべき各センサデータの予測値と許容範囲を格
納するセンサデータ検査テーブルを持ち、軌道生成部に
よって作成される複数のセンサデータに対する予測値と
許容範囲を入力してセンサデータ検査テーブルに格納
し、センサ入力部より対応するセンサデータを入力し
て、予測値の許容範囲に入っているかを検査し、許容範
囲を逸脱した場合には、軌道生成部に通知して必要な処
置をとらせることを特徴とする動作監視部を備える。ま
た、センサデータ検査テーブルはセンサ入力の周期とセ
ンサ入力データを平均化する時定数の項目を持ち、設定
された前記周期でセンサデータを入力し、前記時定数で
センサデータを平均化した後に、予測値とその許容範囲
からの逸脱を検査することを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, a plurality of sensor data created by a trajectory generation unit has a sensor data inspection table for storing predicted values and allowable ranges of each sensor data to be monitored. If the predicted value and the allowable range are input and stored in the sensor data inspection table, and the corresponding sensor data is input from the sensor input section to check whether it is within the allowable range of the predicted value Is provided with an operation monitoring unit characterized by notifying the trajectory generating unit and taking necessary measures. Further, the sensor data inspection table has an item of a time constant for averaging the sensor input cycle and the sensor input data, input the sensor data at the set cycle, and after averaging the sensor data at the time constant, It is characterized by inspecting the predicted value and deviation from the allowable range.

【0005】[0005]

【作用】軌道生成部によって時系列的に設定されるセン
サデータの予測値と許容範囲のデータを使って、入力し
たセンサデータを検査することにより、ロボット動作中
に予測値が変化するセンサデータを監視することが可能
となる。
[Operation] By using the predicted value of the sensor data set in time series by the trajectory generation unit and the data of the allowable range, the input sensor data is inspected to detect the sensor data whose predicted value changes during the robot operation. It becomes possible to monitor.

【0006】[0006]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。図1において1はロボット制御装置である。動
作計画部2によって作業に必要な移動、把持等の基本動
作のシーケンスが計画され、軌道生成部3に渡される。
軌道生成部3は基本動作に必要な各関節の軌道を生成
し、その目標関節角度がサーボ制御部4に渡される。サ
ーボ制御部4ではセンサ入力部5からのロボット7の力
センサ9および各関節に取り付けられた図示しない位置
検出器の情報をフィードバックすることによってロボッ
トが制御される。本発明はコンプライアンス制御(イン
ピーダンス制御)に特に効果を発揮するが、通常の位置
制御で力ループを加えた簡単な方式の力制御にも適用で
きる。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below based on examples. In FIG. 1, reference numeral 1 is a robot controller. The motion planning unit 2 plans a sequence of basic motions such as movement and grip required for work, and transfers the sequence to the trajectory generation unit 3.
The trajectory generation unit 3 generates the trajectory of each joint required for the basic motion, and the target joint angle is passed to the servo control unit 4. In the servo control unit 4, the robot is controlled by feeding back the information of the force sensor 9 of the robot 7 and the position detector (not shown) attached to each joint from the sensor input unit 5. The present invention is particularly effective for compliance control (impedance control), but can also be applied to a simple method of force control in which a force loop is added in normal position control.

【0007】本発明の特徴である動作監視部6は図3に
示すセンサデータ検査テーブルを持っている。センサデ
ータ検査テーブルはセンサ情報毎に監視すべき力センサ
データの予測値、許容範囲、入力周期、平均化時定数の
項目を持ち、軌道生成部3によってそれらの項目が非同
期的に設定される。特に、センサデータの予測値はサー
ボ制御部に指令する目標値と共に計算され、ロボットの
動作中は繰返し更新される。動作監視部はこのテーブル
に従って、センサ情報をセンサ入力部より入力し、許容
範囲からの逸脱を検査する。許容範囲を越えた場合には
軌道生成部3にその異常が通知され、軌道生成部3はロ
ボットを静止させるとともに基本動作が失敗したことを
動作計画部2に通知する。よって、異常を検出して作業
動作の再計画が可能となる。
The operation monitoring unit 6, which is a feature of the present invention, has a sensor data inspection table shown in FIG. The sensor data inspection table has items of a predicted value of force sensor data to be monitored, an allowable range, an input cycle, and an averaging time constant for each sensor information, and these items are asynchronously set by the trajectory generation unit 3. In particular, the predicted value of the sensor data is calculated together with the target value commanded to the servo control unit, and is repeatedly updated during the operation of the robot. The operation monitoring unit inputs the sensor information from the sensor input unit according to this table, and inspects the deviation from the allowable range. When the allowable range is exceeded, the trajectory generator 3 is notified of the abnormality, and the trajectory generator 3 makes the robot stand still and notifies the motion planner 2 that the basic motion has failed. Therefore, it becomes possible to detect an abnormality and re-plan the work operation.

【0008】図4に本実施例におけるセンサデータ監視
の具体例を示す。ロボットのグリッパによって対象物を
把持しAからBへ移動する例である。この際、移動中に
他の障害物と接触したり、把持した対象物を落下させて
しまうことがある。このような異常を検出するには、ロ
ボットの手首に設けた力センサによって力の情報を監視
すれば良い。しかし、把持対象物の重力の影響によっ
て、ロボット手先姿勢の変化に応じて力センサ出力が大
きく変化するため、単純に入力レベルの閾値を設けるだ
けでは異常を検出することはできない。本実施例では図
4に示す「 move _obj 」という基本動作命令が動作計
画部2より軌道生成部3に与えられる。引数には移動目
標位置 Xd 、目標速度 Vd 、把持対象物重量 M、把持対
象物の手首座標系における重心位置 Xg が渡される。軌
道生成部は Xd と Vd から必要な関節位置の目標軌道を
生成しサーボ制御部4に払い出す。このときの目標関節
位置からロボット手首の姿勢を算出し、対象物の重量と
重心位置から予想される力センサのx、y、z軸方向の
力、及び各軸回りのモーメントを動作監視部の対応する
センサデータ検査テーブルに設定する。ここで、センサ
データ検査テーブルの他の項目は基本動作命令の初期化
の時点で適切な値に設定されているものとする。
FIG. 4 shows a concrete example of sensor data monitoring in this embodiment. This is an example in which a gripper of a robot grips an object and moves from A to B. At this time, the moving object may come into contact with another obstacle or drop the grasped object. In order to detect such an abnormality, force information may be monitored by a force sensor provided on the wrist of the robot. However, due to the influence of the gravity of the object to be grasped, the force sensor output greatly changes according to the change in the robot hand posture, and therefore it is not possible to detect the abnormality simply by setting the threshold of the input level. In this embodiment, a basic motion command “move_obj” shown in FIG. 4 is given from the motion planning unit 2 to the trajectory generation unit 3. The target movement position Xd, target speed Vd, gripping target object weight M, and center of gravity position Xg of the gripping target object in the wrist coordinate system are passed as arguments. The trajectory generator generates a desired trajectory for the required joint position from Xd and Vd and sends it to the servo controller 4. The posture of the robot wrist is calculated from the target joint position at this time, and the forces in the x, y, and z axis directions of the force sensor, which are predicted from the weight and the center of gravity of the object, and the moments around the axes are calculated by the operation monitoring unit. Set in the corresponding sensor data inspection table. Here, it is assumed that the other items of the sensor data inspection table are set to appropriate values at the time of initialization of the basic operation command.

【0009】動作監視部6は指定された入力周期で力セ
ンサの実データを収集するとともに、指定された時定数
で計測データを平均化し、ロボットの姿勢に応じて更新
される予測値との比較を行なう。許容範囲から逸脱した
場合にはその内容を軌道生成部2に通知する。センサデ
ータの平均化には1次遅れフィルタ等を利用し、ノイズ
の影響が除去される。このようにして、ロボット動作の
異常を正確かつ迅速に検出し対処することが可能とな
る。
The operation monitoring unit 6 collects the actual data of the force sensor at a designated input cycle, averages the measured data at a designated time constant, and compares it with a predicted value updated according to the posture of the robot. Do. When it deviates from the allowable range, the content is notified to the trajectory generation unit 2. A first-order lag filter or the like is used for averaging the sensor data to remove the influence of noise. In this way, it becomes possible to accurately and promptly detect and cope with abnormalities in robot operation.

【0010】[0010]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ロボ
ットの動作時における手先姿勢の変化に基づく力センサ
の出力の変化があっても、力センサ情報の予測値からの
逸脱を容易に監視でき、ロボットの異常を正確にかつ迅
速に検出できるという効果がある。
As described above, according to the present invention, even if there is a change in the output of the force sensor due to a change in the hand posture during the operation of the robot, it is easy to deviate from the predicted value of the force sensor information. There is an effect that the robot can be monitored and abnormality of the robot can be detected accurately and quickly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の具体的実施例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a specific embodiment of the present invention.

【図2】従来のロボット制御装置のブロック図FIG. 2 is a block diagram of a conventional robot controller.

【図3】実施例のセンサデータ検査テーブルの内容を示
す図
FIG. 3 is a diagram showing the contents of a sensor data inspection table according to the embodiment.

【図4】把持対象物移動時の力センサ監視の具体例を説
明する図
FIG. 4 is a diagram for explaining a specific example of force sensor monitoring during movement of a grasped object.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ロボット制御装置 2 動作計画部 3 軌道生成部 4 サーボ制御部 5 センサ入力部 6 動作監視部 7 ロボット 8 対象物 9 力センサ 10 ロボット言語インタプリタ 11 動作プログラム 1 Robot control device 2 Motion planning unit 3 Trajectory generation unit 4 Servo control unit 5 Sensor input unit 6 Motion monitoring unit 7 Robot 8 Object 9 Force sensor 10 Robot language interpreter 11 Motion program

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 作業に必要な移動、把持等の基本動作の
シーケンスが計画される動作計画部、前記動作計画部の
出力から基本動作に必要な各関節の軌道を生成し、その
目標関節角度を出力する軌道生成部、ロボットの手首ま
たは腕に取り付けられた力センサーの検出データを入力
するセンサ入力部、およびセンサ入力部からのロボット
の関節角センサと力センサの情報をフィードバックする
ことによってロボットを制御するサーボ制御部から構成
されるロボット制御装置において、 前記軌道生成部の出力に対応する前記力センサの検出デ
ータの予測値の許容範囲を生成し、前記センサ入力部よ
り得たセンサデータが、前記予測値の許容範囲に入って
いるかを検査し、その許容範囲を逸脱した場合に軌道生
成部に通知して必要な処置をとらせる動作監視部を設け
たことを特徴とするロボット制御装置。
1. A motion planning unit for planning a sequence of basic motions such as movement and grip required for work, and trajectory of each joint required for basic motion is generated from the output of the motion planning unit, and a target joint angle thereof. The robot by feeding back the trajectory generation unit that outputs the data, the sensor input unit that inputs the detection data of the force sensor attached to the wrist or arm of the robot, and the information of the joint angle sensor and the force sensor of the robot from the sensor input unit. In a robot control device configured by a servo control unit for controlling, the sensor data obtained from the sensor input unit generates an allowable range of the predicted value of the detection data of the force sensor corresponding to the output of the trajectory generation unit. , Check whether the predicted value is within the allowable range, and notify the trajectory generation unit if the allowable range is deviated, and take necessary measures. Robot control apparatus characterized in that a work monitoring unit.
【請求項2】 前記検査は、センサ入力の周期とセンサ
入力データを平均化する時定数を設定し、設定された前
記周期でセンサデータを入力し、前記時定数でセンサデ
ータを平均化した後に、予測値とその許容範囲からの逸
脱を検査することを特徴とする請求項1記載のロボット
制御装置。
2. In the inspection, after a sensor input cycle and a time constant for averaging the sensor input data are set, the sensor data is input at the set cycle, and the sensor data is averaged at the time constant. The robot controller according to claim 1, wherein the predicted value and a deviation from the allowable range are inspected.
JP3302694A 1994-02-03 1994-02-03 Robot control device Pending JPH07223190A (en)

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