JPS638912A - Control system for robot - Google Patents

Control system for robot

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JPS638912A
JPS638912A JP15373886A JP15373886A JPS638912A JP S638912 A JPS638912 A JP S638912A JP 15373886 A JP15373886 A JP 15373886A JP 15373886 A JP15373886 A JP 15373886A JP S638912 A JPS638912 A JP S638912A
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JP
Japan
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robot
workpiece
weight
servo motor
servo
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JP15373886A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Kurakake
鞍掛　三津雄
Keiji Sakamoto
坂本　啓二
Takashi Iwamoto
孝 岩本
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638—Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39178—Compensation inertia arms

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To command a control signal for accurate driving torque to a servo- motor by judging whether or not a robot grips a work on an on-line basis and varying a motion equation. CONSTITUTION:The driving torque of the servo-motor which drives a manipulator through the intervention of a robot arm is computed from a motion equation corresponding to the weight of the work. In an assembly line where the robot is used actually, the weight and inertia of many works gripped by the hand of the robot are computed and stored previously and whether or not the robot hand grips the works or the kind of the works is judged to read corresponding inertia data, thereby compensating a driving torque command to the servo-motor. Consequently, the robot is easily controlled and arithmetic processing is also performed speedily.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ロボットの制御方式に関するものである。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a robot control method.

（従来の技術） 最近、工場の組立ライン等では、第３図に示すような水
平５１７節形ロボットが用いられるようになっできてい
る。このタイプのロボットは、ポスト１、第１アーム２
．第２アーム３、ハンド４゜関節軸５、ケーブル６、支
台１１、カバー２２゜３２等より構成され、図示しない
サーボモータによりアームおよびハンドが駆動され、ワ
ークの把持、その他の動作を行なう。(Prior Art) Recently, horizontal 517-node robots as shown in FIG. 3 have come to be used on factory assembly lines and the like. This type of robot has a post 1, a first arm 2
．． It is composed of a second arm 3, a hand 4-degree joint shaft 5, a cable 6, a support 11, a cover 22-32, etc., and the arm and hand are driven by a servo motor (not shown) to grip a workpiece and perform other operations.

（発明が解決しようとする問題点） このようなロボットアームの駆動に用いられるサーボモ
ータの駆動トルクは、ハンドが把持するワークの重量と
アームの長さにより決定されるイナーシャの関数として
求められるが、ワークを把持している時と、そうでない
時とでは、運動に必要なトルクが異なっている。したが
って、オペレータはロボットアームがワークを掴んでい
るかどうかや、そのワークの重量などを制御装置に入力
し、制御装置では複雑な連立方程式を演算してイナーシ
ャを計算し、これによりサーボモータの駆動トルクを指
令していた。このため、サーボモータに対する駆動トル
クの指令操作が煩雑となり、制御装置の演算処理も複雑
となり、この演算処理の期間中には、他のパラメータ、
例えば制御電流の演算ができない、等の問題があった。(Problem to be Solved by the Invention) The driving torque of the servo motor used to drive such a robot arm is determined as a function of inertia determined by the weight of the workpiece held by the hand and the length of the arm. The torque required for movement is different when the workpiece is being gripped and when it is not. Therefore, the operator inputs information such as whether the robot arm is gripping the workpiece and the weight of the workpiece into the control device, and the control device calculates the inertia by calculating a complex set of simultaneous equations. was commanding. Therefore, commanding the drive torque to the servo motor becomes complicated, and the calculation process of the control device also becomes complicated. During the calculation process, other parameters,
For example, there were problems such as the inability to calculate the control current.

そこで、本発明はこのような従来技術の問題点を解決す
ることを目的とし、ロボットアームがワークを把持する
タイミングを検出して運動方程式を変化させて、正確な
フィードフォワード補償を可能にしたロボット制御方式
を提供しようとするものである。Therefore, the present invention aims to solve the problems of the conventional technology, and provides a robot that detects the timing at which the robot arm grips a workpiece and changes the equation of motion to enable accurate feedforward compensation. The aim is to provide a control method.

（問題点を解決するための手段） 本発明のロボット制御方式は次のように構成される。即
ち、ロボットアームを媒介にしてマニピュレータを駆動
するサーボモータと、このサーボモータの駆動トルクを
ワークの重量に応じた運動方程式により演算する演算手
段と、ロボットハンドがワークを把持しているか否かを
判断する判別手段と、この判別手段により前記運動方程
式を変更して前記サーボモータのフィードフォワード補
償を行なう制御手段とを具備したことを特徴とするもの
である。(Means for Solving the Problems) The robot control system of the present invention is configured as follows. That is, a servo motor that drives the manipulator using the robot arm as an intermediary, a calculation means that calculates the driving torque of the servo motor using an equation of motion according to the weight of the workpiece, and a calculation means that calculates whether or not the robot hand is gripping the workpiece. The present invention is characterized by comprising a discriminating means for making a determination, and a control means for changing the equation of motion using the discriminating means and performing feedforward compensation for the servo motor.

（１乍用） 本発明のロボット制御方式は、ロボットが実際に使用さ
れる組立ライン等において、ロボットのハンドが把持す
る多数のワークの重量とイナーシャを予め演算して記憶
しておき、ロボットハンドがワークを把持しているか否
か、あるいはそのワークの種類を判別して該当するイナ
ーシャを読み出して、サーボモータに対する駆動トルク
指令を補償するので、ロボットの制御が簡単に行なえ、
演算処理も迅速に実行できる。(For 1 person) The robot control method of the present invention calculates and stores in advance the weight and inertia of a large number of workpieces held by the robot's hands on an assembly line where the robot is actually used. It determines whether the robot is gripping a workpiece or the type of workpiece, reads out the corresponding inertia, and compensates the drive torque command to the servo motor, making it easy to control the robot.
Arithmetic processing can also be executed quickly.

（実施例） 以下、図により本発明の実施例について説明する。第１
図は、本発明の概略のブロック図である０図において、
ａは入力装置、ｂはＣＰＵ（中央処理装置）、Ｃはロボ
ットハンドに設けられたセンサ、ｄはサーボ制御回路、
ｅはサーボモータ、ｆはサーボモータの回転角度を検出
するバルスコーダ、ｇはサーボモータの回転数を検出す
るタコジェネレータである。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings. 1st
In Figure 0, which is a schematic block diagram of the present invention,
a is an input device, b is a CPU (central processing unit), C is a sensor provided on the robot hand, d is a servo control circuit,
e is a servo motor, f is a pulse coder that detects the rotation angle of the servo motor, and g is a tacho generator that detects the rotation speed of the servo motor.

次に、本発明による、サーボモータに対するトルク指令
の方法について説明する。第３図に示したような水平関
節形ロボットは、第２図のように簡略化した線図により
表わすことができる０図において、 文１　：第１アームの長さ 文２：第２アームの長さ ２２′：回転軸θ２から、ハンドまでの長さ但し、簡単
のため、１２＝１２　’とする”１　１　＋　ｍ２　Ｊ
　：それぞれの軸の重量をに、ｎ分割した際の重量 文工　ｉ、又２ｊ：軸の回転中心から重量分割点までの
長さ また、ワークの重量は、第２軸めのｎ番目の質点と考え
ると、第１軸の駆動トルクＴ１は次のように表わされる
。即ち、 ＋　　９．２　　　ｊ　　２　＋　２ｕ１　１２　　Ｊ
　　　ｃｏｓ　θ　２　）　コ　　′）；　１＋［、Σ
ｍｚ　ｊ　（Ｊ１２　ｊ”　＋Ｊ１．１２　ｊ、１＝１ ｃｏｓ　　θ　２　）　コ　ン１２ −　［１ｍ２Ｊ　（２４１１１２ｎ　ｓｉｎ　　θ）］
＆ｔａ２ｄコ −［，２ｍ２　ｊ　　（文１　文２１　Ｓ！ｎ　θ２）
］　δ２２ノ二１ ＝Ａｅ、＋Ｂθ２−ｃｊｌ　　ｅ２−Ｄ’ｅ２ｚここで
、各非線形項の係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは、ワークに対応す
るイナーシャを表わしている。Next, a method of issuing a torque command to a servo motor according to the present invention will be described. The horizontally articulated robot as shown in Fig. 3 can be represented by a simplified diagram as shown in Fig. 2. In Fig. 0, sentence 1: length of the first arm sentence 2: length of the second arm Length 22': Length from rotation axis θ2 to the hand However, for simplicity, let 12 = 12' 1 1 + m2 J
: Weight when the weight of each shaft is divided into n parts i, 2j: Length from the center of rotation of the shaft to the weight dividing point Also, the weight of the workpiece is the weight of the nth mass point of the second shaft. Considering this, the driving torque T1 of the first shaft is expressed as follows. That is, + 9.2 j 2 + 2u1 12 J
cos θ 2 ) co ′); 1+[, Σ
mz j (J12 j" + J1.12 j, 1=1 cos θ 2 ) con 12 - [1m2J (241112n sin θ)]
&ta2d co-[,2m2 j (sentence 1 sentence 21 S!n θ2)
] δ22No21 =Ae, +Bθ2-cjl e2-D'e2z Here, the coefficients A, B, C, and D of each nonlinear term represent the inertia corresponding to the workpiece.

さて、このような水平関節形ロボットを実際に工場の組
立ライン等で使用する際には、オペレータは種々のワー
クの重量を入力装置ａによりＣＰＵｂに予め入力してお
き、ＣＰＵｂには、各ワークの重量に基づいて上記トル
ク算定式のうち、非線形項の係数Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄを求め
てワークに対応するイナーシャを算定しておく。Now, when such a horizontally articulated robot is actually used on a factory assembly line, etc., the operator inputs the weight of various workpieces into the CPUb using the input device a, and The inertia corresponding to the workpiece is calculated by determining the coefficients A, B, C, and D of the nonlinear terms in the torque calculation formula based on the weight of the workpiece.

次に、ロボットが稼動してワークを把持すると、センサ
Ｃかもワークを把持したことを判別する信号がＣＰＵｂ
に送出される。ＣＰＵｂは、このセンサＣより送られて
きた信号に応じて、そのワークに対応するイナーシャを
読み出し、サーボモータｅに対してフィードフォワード
で駆動トルクを補償する制御信号をサーボ制御回路ｄに
送出する。Next, when the robot operates and grips the workpiece, sensor C also sends a signal to CPUb to determine that it has gripped the workpiece.
will be sent to. The CPU b reads the inertia corresponding to the workpiece in response to the signal sent from the sensor C, and sends a control signal to the servo control circuit d to compensate the drive torque of the servo motor e in a feedforward manner.

なお、ワークを把持していないときには、上記トルク算
定式の中のワーク重量に相当するｍ２ｎをＯにすればよ
い。Note that when the workpiece is not gripped, m2n, which corresponds to the weight of the workpiece in the above torque calculation formula, may be set to O.

また、上記実施例では、ロボットハンドがワークを把持
しているか否かを判断する判別手段としてセンサＣを用
いているが、ＣＰＵｂ内のコントロールプログラムによ
ってもロボットアームがワークを把持するタイミングを
検出することができ、これら両者を併用することも可能
である。Furthermore, in the above embodiment, the sensor C is used as a determining means for determining whether or not the robot hand is gripping the workpiece, but the timing at which the robot arm grips the workpiece is also detected by the control program in CPUb. It is also possible to use both of them together.

（発明の効果） 以上説明したように１本発明によれば、ロボットがワー
クを把持しているかどうかを制御手段において、オンラ
インで判断して、運動方程式を変化させるようにしたロ
ボットの制御方式を提供できるので、サーボ制御回路に
対応するイナーシャを読み出して、サーボモータに対す
る正確な駆動トルクの制御信号を指令することができ、
操作が簡略化され、トルク制御と共に電流制御等を同時
に処理するうえで都合が良い。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, there is provided a control method for a robot in which whether or not the robot is gripping a workpiece is determined online in the control means and the equation of motion is changed. Since the inertia corresponding to the servo control circuit can be read out and an accurate drive torque control signal can be commanded to the servo motor,
The operation is simplified and it is convenient for processing current control, etc. together with torque control.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は本発明のブロック図、第２図は概略の線形図、
第３図は水平関節形ロボットの外観［］である。 ａ・・・入力装置、ｂ・・・ＣＰｔＪ、　ｃ・・・セン
サ、ｄ・・・サーボ制御回路、ｅ・・・サーボモータ、
ｆ・・・パルスコーダ１ｇ・・・タコジェネレータ。 特許出願人　ファナック株式会社 代　理　人　弁理士　辻　　　實 第１図 手続ネ甫正書（自発） 昭和　Δλ年　２月　２γ日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 ロボットの制御方式 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　山梨県南部留郡忍野村忍草字古馬場３５８０
番地 名称　ファナック株式会社 代表者　　　稲　葉　清有衛門 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書のｒ発明の詳細な説明Ｊの欄 ７、補正の内容　　　　　　　　　　　　　　　　−−
ｍ−（１）明細書第４頁第１４行乃至第１８行の「Ｃは
ロボットハンド・・・である。」を、下記の通り訂正す
る。 記 Ｃはロボットハンドに設けられ、ロボットハンドがワー
クを把持したことを検出するセンサて、例えばロボット
ハンドと手首間に設けられた重量検出器を用いることが
できる。ｄはサーボ制御回路、ｅはロボットの軸駆動用
のサーボモータ、ｆはサーボモータの回転角度を検出す
るバルスコーダ、ｇはサーボモータの回転数を検出する
タコジェネレータである。 なお、この種口ボットには、複数の制御軸が備えられて
おり、各軸毎に各々サーボモータ及びその制御装置が設
けられているが、説明を簡単にするため、１軸分のサー
ボ系のみしか示していない。 （２）明細書第５頁第８行乃至第１４行のｒｍｌｉ、ｍ
２ｊ・・・表わされる。１を、下記の通りｍｌ　ｉ、　
ｍ２　ｊ　：それぞれの軸のアーム重量をに、ｎ分割し
た際の第１番目、 第ｊ番目の重量 ｕ、、ｉ、ｕ２ｊ：軸の回転中心から重量分割点ｉ、ｊ
までの長さ また、ワークの重量を、第２アームのｎ番目の質点の重
量ｍ２ｎと考えると、第１軸θ１の駆動トルクＴ１は次
の運動方程式により表わされる。 （３）明細書第６頁第１９行のｒなお、ｊの後に、下記
の文を挿入する。 記 ロボットのワークの把持動作において、ロボット制御装
置は、ロボットのコントロールプログラムをチェックし
、これから把持しようとするワーク、あるいは把持して
いるワークのｆ！類を判別することができる。 ロボットが （４）明細書第７頁第Ｙ行のｒである。」の後に、下記
の文を挿入する。 記 この発明をある程度詳細にその最も好ましい実施態様に
ついて説明したが、その好ましい実施態様の説明は、構
成の詳細な部分についての変形、請求の範囲に記載され
た本発明の精神に反しない限りでの種々な変形、あるい
はそれらの組み合せたものに変更することができること
は明らかなことである。FIG. 1 is a block diagram of the present invention, FIG. 2 is a schematic linear diagram,
Figure 3 shows the external appearance of the horizontally articulated robot. a...input device, b...CPtJ, c...sensor, d...servo control circuit, e...servo motor,
f... Pulse coder 1g... Tacho generator. Patent applicant: Representative of FANUC Co., Ltd. Patent attorney: Minoru Tsuji Diagram 1: Procedural report (spontaneous) February 2, 1920 Showa Δλ Director General of the Patent Office Kunio Ogawa 1, Case display robot control system 3, Relationship with the case of the person making the amendment Patent applicant address 3580 Kobaba, Oshinogusa, Oshino Village, Nanbu Ru District, Yamanashi Prefecture
Address Name FANUC Co., Ltd. Representative Seiyuemon Inaba 4, Agent 6, Column 7 of Detailed Description of the Invention J of the Specification Subject to Amendment, Contents of Amendment --
m-(1) "C is a robot hand..." on page 4, line 14 to line 18 of the specification is corrected as follows. Note C can be a sensor provided on the robot hand to detect that the robot hand grips a workpiece, such as a weight detector provided between the robot hand and the wrist. d is a servo control circuit, e is a servo motor for driving the axis of the robot, f is a pulse coder that detects the rotation angle of the servo motor, and g is a tacho generator that detects the rotation speed of the servo motor. Note that this Taneguchi bot is equipped with multiple control axes, and each axis is equipped with a servo motor and its control device, but for the sake of simplicity, the servo system for one axis is shown below. only shown. (2) rmli, m on page 5, line 8 to line 14 of the specification
2j...represented. 1 as follows: ml i,
m2 j: 1st and jth weights u, , i, when the arm weight of each shaft is divided into n, u2j: weight division points i, j from the center of rotation of the shaft
Furthermore, if the weight of the workpiece is considered to be the weight m2n of the n-th mass point of the second arm, then the driving torque T1 of the first axis θ1 is expressed by the following equation of motion. (3) r on page 6, line 19 of the specification.The following sentence should be inserted after j. During the robot's workpiece gripping operation, the robot control device checks the robot's control program and determines the f! be able to distinguish between types. The robot is (4) r on page 7, line Y of the specification. ”, insert the following sentence. Although this invention has been described in some detail with respect to its most preferred embodiment, the description of the preferred embodiment does not imply any modification in the detailed parts of the structure unless it goes against the spirit of the invention as set forth in the claims. It is clear that various modifications or combinations of these can be made.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] ロボットアームを媒介にしてマニピュレータを駆動する
サーボモータと、このサーボモータの駆動トルクをワー
クの重量に応じた運動方程式により演算する演算手段と
、ロボットハンドがワークを把持しているか否かを判断
する判別手段と、この判別手段により前記運動方程式を
変更して前記サーボモータのフィードフォワード補償を
行なう制御手段とを具備したことを特徴とするロボット
の制御方式。A servo motor that drives the manipulator through the robot arm, a calculation means that calculates the drive torque of the servo motor using an equation of motion according to the weight of the workpiece, and a determination unit that determines whether the robot hand is gripping the workpiece. A control method for a robot, comprising: a determining means; and a control means for changing the equation of motion using the determining means to perform feedforward compensation for the servo motor.
JP15373886A 1986-06-30 1986-06-30 Control system for robot Pending JPS638912A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15373886A JPS638912A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Control system for robot
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Applications Claiming Priority (1)

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WO (1) WO1988000368A1 (en)

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