CN112091963A - 机器人控制装置、以及机器人控制系统 - Google Patents
机器人控制装置、以及机器人控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112091963A CN112091963A CN202010544103.XA CN202010544103A CN112091963A CN 112091963 A CN112091963 A CN 112091963A CN 202010544103 A CN202010544103 A CN 202010544103A CN 112091963 A CN112091963 A CN 112091963A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- work
- laser sensor
- tool
- line
- robot
- 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
Links
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 claims abstract description 46
- 230000010354 integration Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000009699 differential effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means
-
- 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
- B25J9/163—Programme controls characterised by the control loop learning, adaptive, model based, rule based expert control
-
- 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
- B25J9/1602—Programme controls characterised by the control system, structure, architecture
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K37/00—Auxiliary devices or processes, not specially adapted to a procedure covered by only one of the preceding main groups
- B23K37/02—Carriages for supporting the welding or cutting element
- B23K37/0258—Electric supply or control circuits therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
- B23K9/0953—Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
- B23K9/0956—Monitoring or automatic control of welding parameters using sensing means, e.g. optical
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
-
- 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
- B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
- B25J9/1684—Tracking a line or surface by means of sensors
-
- 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
- B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
- B25J9/1697—Vision controlled systems
-
- 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
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/42—Recording 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
- G05B19/425—Teaching successive positions by numerical control, i.e. commands being entered to control the positioning servo of the tool head or end effector
-
- 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
- G05B2219/45—Nc applications
- G05B2219/45104—Lasrobot, welding robot
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Robotics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
本发明提供一种能够实现精度更高的线仿形作业的机器人控制装置。机器人控制装置(1)具备:存储部(11),存储示教数据;受理部(12),从具备作业工具(4)、以及安装于作业工具(4)并先行于作业工具(4)的作业检测作业对象物的形状的激光传感器(5)的机器人(2)受理基于激光传感器(5)的感测结果;以及控制部(14),根据示教数据移动作业工具(4),根据感测结果修正作业工具(4)的移动,并且调整围绕工具轴的角度,使得根据感测结果表示的作业点成为激光传感器(5)的视野范围的中心。这样,能够在激光传感器(5)的视野范围的中心附近检测作业线,因此能够进行精度更高的检测,结果提高了线仿形作业的精度。
Description
技术领域
本发明涉及根据激光传感器的感测结果使作业工具移动的机器人控制装置等。
背景技术
在基于机器人的焊接中,目标位置因工件的热变形而偏移,产生焊接缺陷。因此,通过激光传感器来检测接头的位置,并通过进行基于机器人的目标位置修正(焊接线仿形),来消除位置偏移(例如,参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-129217号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而,由于激光传感器的视野范围有限,因此在作业线是曲率大的曲线的情况下,存在作业线偏离视野范围从而无法继续进行线仿形作业的情况。此外,激光传感器的视野范围是指,能够通过激光传感器检测形状的范围(感测范围)。例如,激光传感器的视野范围也可以是通过激光传感器照射激光的线状的范围。
此外,在上述专利文献1中,能够经控制使得在工具的位置,作业线(焊接线)的切线、与连结工具和激光传感器的直线的角度γ成为规定的值。然而,由于控制了在工具的位置的角度γ,因此例如在沿着曲率恒定的曲线的作业线,以使γ为0的方式进行仿形作业的情况下,视野范围向曲线的外侧偏移。即,在视野范围的周边附近检测作业线的位置进行仿形作业。激光传感器通常存在视野范围的中心附近的精度高、周边附近的精度低的特性,因此在视野范围的周边附近检测作业线的位置进行仿形作业的情况下,存在相应地变成精度低的仿形作业的问题。另外,在作业线的曲率大的情况下,作业线也有可能偏离视野范围。
本发明是为了解决上述技术问题而做出的,目的在于提供机器人控制装置等,其在使用基于激光传感器的感测结果进行线仿形作业的情况下,能够使作业线不偏离激光传感器的视野范围,并且能够进行精度更高的线仿形作业。
用于解决技术问题的方案
为了达成上述目的,本发明的机器人控制装置具备:存储部,存储示教数据;受理部,从具备作业工具以及激光传感器并且能够调整作业工具围绕工具轴的角度的机器人,受理基于激光传感器的感测结果,上述激光传感器安装于作业工具,并先行于作业工具的作业检测作业对象物的形状;以及控制部,根据示教数据移动作业工具,根据感测结果修正作业工具的移动,并且调整围绕工具轴的角度,使得根据感测结果表示的作业点成为激光传感器的视野范围的中心。
根据这种结构,能够进行线仿形作业,使得焊接线等的作业线成为激光传感器的视野范围的中心,因此在作业线是曲率大的曲线的情况下,也能够使作业线不偏离视野范围。另外,由于能够在激光传感器的精度最高的区域检测作业线的位置,因此能够实现精度更高的线仿形作业。
另外,在本发明的机器人控制装置中,控制部也可以进行包含积分动作的反馈控制,使得根据感测结果表示的作业点成为激光传感器的视野范围的中心。
根据这种结构,在相对于作为曲率恒定的曲线的作业线进行线仿形作业的情况下,能够提高用于使该作业线成为激光传感器的视野范围的中心的、反馈控制的追随性。
另外,在本发明的机器人控制装置中,反馈控制也可以是PID控制。
根据这种结构,在反馈控制中包含微分动作。因此,在作业线的曲率变化大的情况(例如,如曲率的正负调换的情况)下,能够提高用于使作业线成为激光传感器的视野范围的中心的、反馈控制的追随性。
另外,在本发明的机器人控制装置中,控制部也可以在围绕工具轴的角度的调整中,在到预先设定的上限为止的范围内进行角度的调整。
根据这种结构,进行在预先确定的范围内的角度调整,例如,不会因急剧的角度调整而产生不良。
另外,本发明的机器人控制系统具备:机器人控制装置;以及由机器人控制装置控制的机器人。
发明的效果
根据本发明的机器人控制装置等,由于调整围绕工具轴的角度使得作业线成为激光传感器的视野范围的中心,因此在作业线的曲率大的情况下,也能够使作业线不偏离视野范围,并且能够进行精度更高的线仿形作业。
附图说明
图1是示出基于本发明的实施方式的机器人控制装置的结构的示意图。
图2是示出基于该实施方式的机器人控制装置的动作的流程图。
图3是示出该实施方式中的激光传感器的感测结果的一例的图。
图4是用于对该实施方式中的围绕工具轴的角度调整进行说明的图。
图5是用于对以往的线仿形作业中的技术问题进行说明的图。
图6的(a)和图6的(b)是用于比较现有例的线仿形作业与基于本实施方式的线仿形作业的图。
具体实施方式
以下,使用实施方式,对本发明的机器人控制系统、以及机器人控制装置进行说明。此外,在以下的实施方式中,标注相同附图标记的构成要素以及步骤是相同或者是对应的,省略再次说明。本实施方式的机器人控制装置在线仿形作业中,调整围绕工具轴的角度以使作业线成为激光传感器的视野范围的中心。
图1是示出本实施方式的机器人控制系统100的结构的框图。本实施方式的机器人控制系统100具备机器人控制装置1、机器人2以及焊接电源3。
机器人控制装置1控制机器人2以及焊接电源3。机器人2具有机械手,所述机械手具有通过由电机驱动的关节连结的多个臂,在该机械手的前端具有作业工具4、以及先行于作业工具4的作业检测作业对象物(工件)6的形状的激光传感器5。机器人2能够调整作业工具4围绕工具轴的角度。工具轴例如可以是作业工具4的前端部分的长度方向的轴。在作业工具4为焊炬的情况下,工具轴例如可以是作业工具4的前端部分中的焊接线的长度方向的轴。另外,激光传感器5通常安装于作业工具4。因此,能够通过调整作业工具4围绕工具轴的角度,使激光传感器5的感测范围以作业工具4的工具轴为中心旋转。机器人2没有特别限制,例如,可以是垂直多关节机器人。在机器人2为垂直多关节机器人的情况下,轴数不限,既可以是6轴,或者,也可以是7轴以上。为了能够不变更作业工具4的姿势,调整作业工具4围绕工具轴的角度,机器人2优选为能够使用冗余解的7轴以上的垂直多关节机器人。另外,机器人2的机械手例如也可以具有能够使作业工具4围绕工具轴旋转的旋转轴。
激光传感器5可以是向作业对象物6照射线状的激光并通过拍摄该激光来测定至作业对象物6为止的多个采样点的距离的激光传感器。另外,激光传感器5也可以是通过线状地进行扫描来测定至作业对象物6为止的多个采样点的距离的扫描型的激光传感器。在以下,有时将照射到作业对象物6的线状的激光、或者照射到作业对象物6的激光的照射点的线状的轨迹称为照射线。该照射线通常为直线状。例如能够通过激光传感器5来取得坡口等的焊接部位的形状。此外,在本实施方式中,主要对作业工具4为焊炬,通过作业工具4进行的作业为焊接的情况进行说明。另外,具备作业工具4和激光传感器5的机器人2的结构已是公知的,省略其详细的说明。
焊接电源3向作业工具(焊炬)4与工件6供给在焊接中使用的高电压。另外,在焊接中使用焊接线的情况下,焊接电源3也可以进行与焊接线的进给相关的控制。此外,焊接电源3的结构已是公知的,省略其详细的说明。
机器人控制装置1控制机器人2,使得根据激光传感器5的感测结果进行仿形作业,并且如图1所示,具备存储部11、受理部12、存储器13以及控制部14。
在存储部11中存储示教数据。通过示教数据,表示机器人2的作业工具4的移动路径(例如,位置和姿势等)。此外,也可以在示教数据中包含与焊接的开始点和结束点、焊接电流和焊接电压等的焊接条件相关的信息。
在存储部11存储信息的过程不限。例如,既可以通过记录介质将信息存储在存储部11中,也可以将通过通信线路等发送的信息存储在存储部11中,或者,还可以将通过输入设备输入的信息存储在存储部11中。例如,也可以将使用连接到机器人控制装置1的示教板(teaching pandent)等来输入的示教数据存储在存储部11中。存储部11中的存储即可以是RAM等的临时存储,或者,也可以是长期的存储。存储部11可以通过规定的记录介质(例如,半导体存储器和磁盘等)来实现。
受理部12从机器人2受理基于激光传感器5的感测结果,将与该感测结果相应的信息积存在存储器13中。积存在存储器13中的信息可以是每个规定的周期的信息。基于激光传感器5的感测结果例如可以是与作业对象物6中的照射线上的多个点相关的高度方向的距离(例如,从激光传感器5到作业对象物6的距离)。也可以通过2维或者3维的摄像传感器(例如,CCD阵列等)来取得感测结果。感测结果通常是表示作业对象物6的形状的多个采样点的信息,因此受理部12可以根据这种感测结果,作出作业对象物6的形状,使用该作出的形状,取得通过作业工具4进行作业的位置,例如作业线(焊接线)的位置。以下,也可以将该位置称为特征点的位置。例如,在进行搭接接头的焊接的情况下,根据感测结果表示的台阶部的位置为特征点的位置。另外,例如,在进行对接接头的焊接的情况下,根据感测结果表示的坡口的位置为特征点的位置。
另外,感测结果表示激光传感器5的坐标系中的位置,因此受理部12也可以将该坐标系中的位置转换为规定的基准坐标系中的位置。该基准坐标系例如可以是机器人2的坐标系。因此,受理部12也可以从控制部14接收作业工具4在基准坐标系中的位置以及姿势,使用该接收到的位置以及姿势与感测结果,取得基准坐标系中的特征点的位置。此外,也可以在作业工具4的姿势中包含围绕工具轴的角度。积存在存储器13中的、与感测结果相应的信息例如既可以是表示该基准坐标系中的特征点的位置的信息,也可以是感测结果本身,还可以是与感测结果相应的其他信息。在本实施方式中,主要对与感测结果相应的信息为表示基准坐标系中的特征点的位置的信息的情况进行说明。另外,在将在后面进行说明的围绕工具轴的角度调整中使用的情况下,例如,表示激光传感器5的坐标系中的特征点的位置的信息也可以积存在存储器13中。
在仿形作业中使用的信息临时存储在存储器13中。具体而言,如上述那样,与感测结果相应的信息存储在存储器13中。
控制部14根据在存储部11中存储的示教数据使作业工具4移动,并且根据激光传感器5的感测结果修正作业工具4的移动。也可以使用在存储器13中存储的与感测结果相应的信息来进行基于感测结果的作业工具4的移动的修正。这样,进行所谓的仿形修正。更加具体而言,控制部14先行于作业工具4的移动,根据示教数据,计算作业工具4的目标位置以及目标姿势。该目标位置以及目标姿势的计算例如可以通过对包含在示教数据中的示教位置和示教姿势进行插值来进行。根据该计算出的目标位置和目标姿势,表示与作业工具4的移动相关的信息、即作业工具4的位置以及姿势的时间变化。另外,控制部14例如根据从机器人2的机械手的编码器等读取的各关节的角度,计算作业工具4的当前的位置以及姿势。如上述那样,该信息也可以转交给受理部12。另外,控制部14也可以从存储器13读取与感测结果相应的信息,并根据该读取的信息,计算作业工具4的目标位置以及目标姿势,将根据示教数据计算的目标位置以及目标姿势置换成根据与感测结果相应的信息计算的目标位置以及目标姿势。此外,在从当前的位置以及姿势移动至根据与感测结果相应的信息计算出的目标位置以及目标姿势较为困难的情况下(例如,位置和姿势的变化为预先确定的阈值以上的变化的情况下等),也可以新生成根据示教数据计算出的目标位置及目标姿势、和根据与感测结果相应的信息计算出的目标位置以及目标姿势之间的目标位置以及目标姿势,将根据示教数据计算出的目标位置以及目标姿势置换成该新生成的信息。另外,控制部14也可以使用作业工具4的当前的位置以及姿势、与目标位置以及目标姿势,控制机器人2以使作业工具4成为目标位置以及目标姿势。这样,进行仿形修正。此外,对于作业工具4围绕工具轴的角度的控制将在后面进行说明。另外,作为结果,如果是根据感测结果进行仿形修正,则也可以通过上述以外的方法来进行仿形修正。另外,仿形修正已是公知的,因此省略其详细说明。另外,控制部14也可以在从存储器13读取与感测结果相应的信息的情况下,从存储器13删除该信息。另外,控制部14既可以根据示教数据对焊接电源3指示焊接的开始和结束,另外,也可以对焊接电源3输出焊接条件。
此外,在上述的线仿形作业中,进行与目标姿势相应的控制,但是根据该目标姿势确定的是相对于工件6的作业工具4的角度、例如、目标角与前进后退角。在此,目标角可以是包含作业线的基准平面、与包含作业线以及作业工具4的长度方向轴线(例如,也可以是焊接线等的作业工具4的前端部分的长度方向轴线)的平面所构成的角度。另外,前进后退角可以是包含作业线与作业工具4的长度方向轴线的平面中的、作业线的法线与作业工具4的长度方向轴线所构成的角度。因此,围绕工具轴的角度能够与目标姿势独立地变化,因此,控制部14调整围绕工具轴的角度,使得根据感测结果表示的作业点成为激光传感器5的视野范围的中心。作业点是指,通过作业工具4来进行作业的点,是焊接线等的作业线上的点。例如,作业线与激光传感器5的照射线的交点为作业点。在本实施方式中,对上述的特征点为作业点的情况进行说明。
图3是示出基于激光传感器5的感测结果的一例的图。在图3中,将照射线的延伸方向称为左右方向。在图3中,用近似直线示出了根据通过激光传感器5取得的多个采样点的位置估计的作业对象物6的形状。另外,在用该近似直线示出的作业对象物6的形状中,以台阶部的部位的、靠近激光传感器5侧的角为特征点。因此,例如,根据存储在存储器13中的信息表示该特征点的位置。在激光传感器5的视野范围中,当如图3所示那样取得原点时,控制部14能够使用存储在存储器13中的信息,取得从原点到特征点的左右方向的长度Yd。控制部14例如也可以使用基准坐标系中的原点的位置与特征点的位置取得长度Yd。另外,从原点到视野范围的中心线的左右方向长度Yc是预先确定的,因此控制部14能够根据下式,取得从视野范围的中心到特征点的左右方向的距离D。此外,在图3中,在特征点位于比视野范围的中心线靠右侧的位置的情况下,距离D为正值,在位于左侧的情况下,距离D为负值。
D=Yd-Yc
控制部14调整围绕工具轴的角度,使得该距离D为0即可。图4是用于对该围绕工具轴的角度的调整进行说明的图。图4是以使作业工具4的工具轴为与纸面垂直的方向的方式示出作业工具4、激光传感器5的照射线、作业线等的图。预见距离L为作业工具4的前端的位置、与激光传感器5的激光照射位置的距离。当以连结作业工具4的前端和激光传感器5的视野范围的中心线(照射线的中心)的直线LN1、与连结作业工具4的前端和与感测结果相应的特征点(作业点)的直线LN2所构成的角度为e时,角度e能够使用预见距离L、与从视野范围的中心到作业点的距离D,如下式那样进行计算。此外,在特征点位于连结作业工具4的前端与激光传感器5的视野范围的中心线的直线的上侧的情况下,角度e为负值。
e=tan-1(D/L)
该角度e表示与通过感测检测出的作业点从视野范围的中心偏移相应的角度偏移,因此也可以称为偏移角度e。因此,控制部14控制作业工具4围绕工具轴的角度,使得偏移角度e为0。通过使作业工具4围绕工具轴旋转,照射线(视野范围)向图4的箭头A或者箭头B的方向移动。因此,在图4中,使作业工具4围绕工具轴向使偏移角度e为0的方向,即以使照射线向箭头A的方向移动的方式旋转即可。通过该控制,调整围绕工具轴的角度,使得根据感测结果表示的作业点成为激光传感器5的视野范围的中心。此外,控制部14也可以进行反馈控制,使得根据感测结果表示的作业点成为激光传感器5的视野范围的中心。具体而言,也可以进行使偏移角度e为0的反馈控制。
该反馈控制的内容不限,但是例如可以包含比例动作。另外,该反馈控制例如也可以包含积分动作。包含积分动作的反馈控制例如可以为PI控制、和PID控制。通过包含积分动作,在相对于作为曲率恒定的曲线的作业线进行线仿形作业的情况下,也能够提高用于使该作业线成为激光传感器5的视野范围的中心的反馈控制的追随性。另外,该反馈控制例如也可以包含微分动作。包含微分动作的反馈控制例如可以是PID控制。通过包含微分动作,即使是在作业线的曲率变化大的情况下(例如,如蛇曲的曲线那样,曲率的正负调换的情况下),也能够提高用于使作业线成为激光传感器5的视野范围的中心的反馈控制的追随性。
控制部14也可以在围绕工具轴的角度的调整中,在到预先设定的上限为止的范围内进行角度的调整。该上限例如可以是1次旋转中的角度的上限(即,与1次控制中的角度的变化量相关的上限)。通过设置这种上限,能够进行围绕工具轴的角度不急剧变化的、平滑的角度调整。另外,该上限例如也可以是累积的角度的上限。通过设置这种上限,能够防止围绕工具轴的角度成为机械上不能实现的角度,能够防止机器人2的机械手的电机等发生损伤。
在此,对通过控制部14来调整围绕工具轴的角度使得角度e为0所带来的效果进行说明。图5是示出不进行这种围绕工具轴的角度调整的现有例的线仿形作业的图。在不进行围绕工具轴的角度调整的情况下,如图5的(a)所示,在作业线(焊接线)的直线部位的作业(焊接)中,在激光传感器的视野范围内包含作业线,由此能够进行适当的线仿形作业。另一方面,如图5的(b)所示,当处于作业线的曲率大的部位时,作业线偏离视野范围,存在无法继续进行线仿形作业的问题。另一方面,如基于本实施方式的机器人控制装置1那样,通过控制部14来使作业工具4围绕工具轴旋转使得角度e为0,由此能够使作业线成为激光传感器5的视野范围的中心。其结果是,即使是作业线的曲率大的部位,也能够防止作业线偏离视野范围,存在能够继续进行线仿形作业的优点。
此外,在上述专利文献1的方法中,也能够通过适当地设定作业工具的位置中的角度γ,来使激光传感器的视野范围追随作业线。然而,如上述那样,在专利文献1中,在工具的位置,经控制使得作业线(焊接线)的切线、和连结工具与激光传感器的直线的角度γ成为规定的值。因此,如图6的(a)所示,对曲率恒定的作业线(焊接线)进行线仿形作业使得γ为0的情况下,在激光传感器的视野范围的周边附近检测作业线的位置。如上述那样,基于激光传感器的感测精度在视野范围的中心附近侧更高,因此在视野范围的周边附近检测作业线的情况下,精度相应地降低。另一方面,在本实施方式的机器人控制装置1中,如在图6的(b)中示出那样,能够控制作业工具4围绕工具轴的角度,使得作业线位于激光传感器5的视野范围的中心。因此,能够在精度更高的视野范围的中心附近检测作业线的位置,能够实现比现有例(专利文献1)精度高的线仿形作业。另外,在本实施方式的机器人控制装置1中,经控制使得作业线位于激光传感器5的视野范围的中心,因此,之后,即使作业线向视野范围的任一侧偏移,也能够容易地追随作业线。
此外,存储部11、与存储器13通常通过不同的记录介质来实现,但是也可以不这样实现。例如,也可以将记录介质中的某个区域作为存储部11使用,将其他的区域作为存储器13使用。
接下来,使用图2的流程图,对机器人控制装置1的动作进行说明。
(步骤S101)受理部12判断是否要受理感测结果。然后,在要受理感测结果的情况下,受理来自激光传感器5的感测结果并进入步骤S102,在不受理感测结果的情况下,进入步骤S104。例如,受理部12也可以按每个规定的周期判断为受理感测结果。
(步骤S102)受理部12取得与从激光传感器5受理的感测结果相应的信息。该信息例如可以是表示基准坐标系中的特征点(作业点)的位置的信息。
(步骤S103)受理部12将在步骤S102中取得的信息积存在存储器13中。然后,返回步骤S101。
(步骤S104)控制部14判断是否要使作业工具4移动。然后,在要使作业工具4移动的情况下,进入步骤S105,在不移动作业工具4的情况下,返回步骤S101。此外,控制部14例如也可以定期地判断为要使作业工具4移动。
(步骤S105)控制部14使用存储在存储器13中的信息,取得从激光传感器5的视野范围的中心到作业点(特征点)的距离D。
(步骤S106)控制部14使用在步骤S105中取得的距离D,计算作业工具4围绕工具轴的偏移角度e。
(步骤S107)控制部14根据存储在存储部11中的示教数据、以及存贮在存储器13中的与感测结果相应的信息,进行作业工具4的移动的控制。另外,控制部14进行用于调整围绕工具轴的角度的控制,使得在步骤S106中计算的偏移角度e为0。根据该控制,机器人2的作业工具4移动至目标位置以及目标姿势。另外,经控制使得作业线成为激光传感器5的视野范围的中心。进一步,控制部14也可以进行与作业工具4的作业相关的控制。具体而言,控制部14也可以通过控制焊接电源3,来控制焊接的开始和结束、焊接电压和焊接电流等。然后,返回步骤S101。通过重复步骤S107的处理,进行对作业对象物6的一连的作业。
此外,在图2的流程图中,步骤S105、S106除非受理新的感测结果,否则只能成为相同的结果,因此例如,在步骤S104中判断为要使作业工具4移动的周期侧比感测的周期短的情况下,可以仅在进行了新的感测时,才进行步骤S105、S106的处理,否则,使用过去的计算结果。另外,图2的流程图中的处理的顺序为一例,只要能够获得同样的结果,也可以变更各步骤的顺序。另外,在图2的流程图中,通过电源断开和处理结束的中断,处理结束。例如,在基于作业工具4的一连的作业结束时,图2的流程图中的处理也可以结束。
如以上那样,根据本实施方式的机器人控制装置1,能够进行线仿形作业使得作业线成为激光传感器5的视野范围的中心。因此,在作业线的曲率大的情况下,也能够使作业线不偏离视野范围。另外,在激光传感器5的视野范围的中心附近,感测的精度最高,因此能够精度更高地检测作业线的位置,其结果是,能够实现精度更高的仿形作业。另外,在焊接等的作业中,根据作业确定作业工具4的位置和姿势,但是关于该姿势的限制与目标角和前进后退角相关,通常,能够与目标角和前进后退角独立地控制围绕工具轴的角度。因此,本实施方式的机器人控制装置1能够在不降低作业的精度的状态下调整作业工具4围绕工具轴的角度,使得作业线成为激光传感器5的视野范围的中心。
另外,在上述实施方式中,对仿形作业为焊接的情况进行了说明,但是仿形作业也可以是焊接以外的作业。焊接以外的仿形作业没有特别限制,例如,能够列举密封和去毛刺等的线仿形作业。在仿形作业为密封的情况下,作业工具也可以是密封枪(填缝枪)等。另外,在仿形作业为去毛刺的情况下,作业工具也可以是去毛刺单元等。此外,在仿形作业不是焊接的情况下,机器人控制系统100也可以不具备焊接电源3。
另外,在上述实施方式中,既可以通过由单个装置或者单个系统进行集中处理来实现各处理或者各功能,或者,也可以通过由多个装置或者多个系统进行分散处理来实现各处理或者各功能。
另外,在上述实施方式中,在各构成要素之间进行的信息的交换,例如在进行该信息的交换的两个构成要素物理上不同的情况下,也可以通过一侧的构成要素的信息的输出、以及另一侧的构成要素的信息的受理来进行,或者,在进行该信息的交换的两个构成要素物理上相同的情况下,也可以通过从与一侧的构成要素相对应的处理的阶段转移至与另一侧的构成要素相对应的处理的阶段来进行。
另外,在上述实施方式中,与由各构成要素执行的处理相关的信息,例如由各构成要素受理、或者取得、或者选择、或者生成、或者发送、或者接收的信息、以及各构成要素在处理中使用的阈值和数学式、地址等的信息等,即便在上述说明中没有写明,也可以在未图示的记录介质中,临时地、或者长期地保存。另外,也可以由各构成要素、或者未图示的积存部进行向该未图示的记录介质的信息的积存。另外,也可以由各构成要素、或者未图示的读取部进行从该未图示的记录介质的信息的读取。
另外,在上述实施方式中,在也可以由用户变更在各构成要素等中使用的信息,例如各构成要素在处理中使用的阈值和地址、各种设定值等的信息的情况下,即使在上述说明中没有写明,也可以使用户能够适当地变更这些信息,或者也可以不那样。在用户能够变更这些信息的情况下,该变更例如也可以通过受理来自用户的变更指示的未图示的受理部、以及根据该变更指示变更信息的未图示的变更部来实现。基于该未图示的受理部的变更指示的受理例如既可以从输入设备受理,也可以是通过通信线路发送的信息的接收,还可以是从规定的记录介质读取的信息的受理。
另外,在上述实施方式中,在包含于机器人控制装置1的两个以上的构成要素具有通信设备和输入设备等的情况下,两个以上的构成要素既可以物理上具有单个设备,或者也可以具有各自的设备。
另外,在上述实施方式中,各构成要素即可以由专用的硬件构成,或者,对于能够由软件实现的构成要素,也可以通过执行程序来实现。例如,由CPU等的程序执行部读取记录在硬件和半导体存储器等的记录介质的软件/程序来执行,由此可以实现各构成要素。在该执行时,程序执行部可以访问存储部和记录介质并且执行程序。另外,该程序既可以通过从服务器等下载来执行,也可以通过读取记录在规定的记录介质(例如,光盘或磁盘、半导体存储器等)中的程序来执行。另外,该程序也可以作为构成程序产品的程序来使用。另外,执行该程序的计算机既可以是单个,也可以是多个。即,既可以进行集中处理,或者也可以进行分散处理。
另外,本发明不局限于以上的实施方式,可以进行各种变更,这些也理所当然地包含在本发明的范围内。
产业上的实用性
通过上述内容,根据本发明的机器人控制装置等,获得能够实现精度更高的线仿形作业的效果,作为控制进行线仿形作业的机器人的机器人控制装置等有用。
Claims (5)
1.一种机器人控制装置,其具备:
存储部,存储示教数据;
受理部,从具备作业工具以及激光传感器并且能够调整所述作业工具围绕工具轴的角度的机器人,受理基于所述激光传感器的感测结果,其中所述激光传感器安装于该作业工具,并先行于该作业工具的作业检测作业对象物的形状;以及
控制部,根据所述示教数据使所述作业工具移动,根据所述感测结果修正所述作业工具的移动,并且调整所述围绕工具轴的角度,使得根据所述感测结果表示的作业点成为所述激光传感器的视野范围的中心。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置,其中,
所述控制部进行包含积分动作的反馈控制,使得根据所述感测结果表示的作业点成为所述激光传感器的视野范围的中心。
3.根据权利要求2所述的机器人控制装置,其中,
所述反馈控制是PID控制。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人控制装置,其中,
在所述围绕工具轴的角度的调整中,所述控制部在到预先设定的上限为止的范围内进行角度的调整。
5.一种机器人控制系统,其具备:
权利要求1至权利要求4中任一项所述的机器人控制装置;以及
由该机器人控制装置控制的所述机器人。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019-112798 | 2019-06-18 | ||
JP2019112798A JP2020203348A (ja) | 2019-06-18 | 2019-06-18 | ロボット制御装置、及びロボット制御システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112091963A true CN112091963A (zh) | 2020-12-18 |
Family
ID=71105245
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010544103.XA Pending CN112091963A (zh) | 2019-06-18 | 2020-06-15 | 机器人控制装置、以及机器人控制系统 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11498209B2 (zh) |
EP (1) | EP3760358B1 (zh) |
JP (1) | JP2020203348A (zh) |
CN (1) | CN112091963A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112809131A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-05-18 | 湘潭大学 | 一种激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器 |
CN113369686A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-10 | 杭州国辰机器人科技有限公司 | 一种基于二维码视觉示教技术的智能焊接系统及方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020203349A (ja) * | 2019-06-18 | 2020-12-24 | 株式会社ダイヘン | ロボット制御装置、及びロボット制御システム |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62271688A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-25 | フアナツク株式会社 | 追跡型センサ装置の制御機構 |
CN1834835A (zh) * | 2005-03-17 | 2006-09-20 | 发那科株式会社 | 离线示教装置 |
KR20090045579A (ko) * | 2007-11-02 | 2009-05-08 | 주식회사 에이티엠 | 레이저센서를 이용한 차량용 실러 도포 검사 시스템 |
WO2010003289A1 (zh) * | 2008-07-11 | 2010-01-14 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种使机器人高精度跟踪指定路径的设备和方法 |
JP2011138275A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Daihen Corp | アーク溶接ロボットの制御装置及びプログラム |
JP2011253300A (ja) * | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Daihen Corp | ロボット制御システム |
CN104759945A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-07-08 | 西北工业大学 | 基于高精度工业相机的移动制孔机器人基准找正方法 |
US20150375391A1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-12-31 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Teaching system, robot system, and teaching method |
CN106113050A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-16 | 昆山华恒机器人有限公司 | 工业机器人的示教方法、控制方法及装置、系统 |
CN107020471A (zh) * | 2016-02-01 | 2017-08-08 | 赛融公司 | 用于监测机器人处理工具位置的测距仪装置及其方法 |
CN109278021A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-29 | 大连豪森瑞德设备制造有限公司 | 一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具系统 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4969108A (en) * | 1988-04-08 | 1990-11-06 | Cincinnati Milacron Inc. | Vision seam tracking method and apparatus for a manipulator |
JPH07129217A (ja) | 1993-10-29 | 1995-05-19 | Fanuc Ltd | レーザセンサを用いたロボット制御方法 |
JPH08166813A (ja) * | 1994-12-14 | 1996-06-25 | Fanuc Ltd | ウィービング動作を伴うロボットのトラッキング制御方法 |
JP3169174B2 (ja) * | 1997-04-18 | 2001-05-21 | 日本電信電話株式会社 | 作業経路追従式ロボットマニピュレータの教示データ修正方法 |
JP2006331255A (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Daihen Corp | 産業用ロボットの制御方法 |
KR100687814B1 (ko) * | 2005-09-16 | 2007-03-02 | 삼성중공업 주식회사 | 용접 로봇의 스텝 용접 시 충돌 회피 방법 |
DE102008042612A1 (de) * | 2008-10-06 | 2010-04-08 | Kuka Roboter Gmbh | Industrieroboter und Bahnplanungsverfahren zum Steuern der Bewegung eines Industrieroboters |
JP5715809B2 (ja) * | 2010-03-29 | 2015-05-13 | 株式会社ダイヘン | ロボットの作業プログラム作成方法、ロボットの作業プログラム作成装置、及びロボット制御システム |
CN106103012B (zh) * | 2014-03-27 | 2017-12-12 | 松下知识产权经营株式会社 | 机器人控制方法 |
US9891599B2 (en) * | 2016-02-01 | 2018-02-13 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Proportional integral derivative control incorporating multiple actuators |
CN109226967B (zh) * | 2018-07-25 | 2021-03-09 | 同高先进制造科技(太仓)有限公司 | 一种用于激光-电弧复合焊的主动激光视觉稳健焊缝跟踪系统 |
US11179850B2 (en) * | 2019-04-24 | 2021-11-23 | Intrinsic Innovation Llc | Robot motion planning |
-
2019
- 2019-06-18 JP JP2019112798A patent/JP2020203348A/ja active Pending
-
2020
- 2020-06-15 CN CN202010544103.XA patent/CN112091963A/zh active Pending
- 2020-06-16 EP EP20180290.7A patent/EP3760358B1/en active Active
- 2020-06-18 US US16/946,354 patent/US11498209B2/en active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62271688A (ja) * | 1986-05-16 | 1987-11-25 | フアナツク株式会社 | 追跡型センサ装置の制御機構 |
CN1834835A (zh) * | 2005-03-17 | 2006-09-20 | 发那科株式会社 | 离线示教装置 |
KR20090045579A (ko) * | 2007-11-02 | 2009-05-08 | 주식회사 에이티엠 | 레이저센서를 이용한 차량용 실러 도포 검사 시스템 |
WO2010003289A1 (zh) * | 2008-07-11 | 2010-01-14 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 一种使机器人高精度跟踪指定路径的设备和方法 |
JP2011138275A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Daihen Corp | アーク溶接ロボットの制御装置及びプログラム |
JP2011253300A (ja) * | 2010-06-01 | 2011-12-15 | Daihen Corp | ロボット制御システム |
US20150375391A1 (en) * | 2014-06-27 | 2015-12-31 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Teaching system, robot system, and teaching method |
CN104759945A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-07-08 | 西北工业大学 | 基于高精度工业相机的移动制孔机器人基准找正方法 |
CN107020471A (zh) * | 2016-02-01 | 2017-08-08 | 赛融公司 | 用于监测机器人处理工具位置的测距仪装置及其方法 |
CN106113050A (zh) * | 2016-07-05 | 2016-11-16 | 昆山华恒机器人有限公司 | 工业机器人的示教方法、控制方法及装置、系统 |
CN109278021A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-29 | 大连豪森瑞德设备制造有限公司 | 一种用于抓取薄壁壳体类工件的机器人工具系统 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112809131A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-05-18 | 湘潭大学 | 一种激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器 |
CN112809131B (zh) * | 2021-01-18 | 2022-07-29 | 湘潭大学 | 一种激光可调式椭形槽罐焊缝跟踪传感器 |
CN113369686A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-09-10 | 杭州国辰机器人科技有限公司 | 一种基于二维码视觉示教技术的智能焊接系统及方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200398425A1 (en) | 2020-12-24 |
EP3760358B1 (en) | 2022-05-04 |
JP2020203348A (ja) | 2020-12-24 |
EP3760358A1 (en) | 2021-01-06 |
US11498209B2 (en) | 2022-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112091963A (zh) | 机器人控制装置、以及机器人控制系统 | |
US7605347B2 (en) | Control system using working robot, and work processing method using this system | |
JP2007290025A (ja) | ロボットの制御装置 | |
US20190126404A1 (en) | Laser machining system | |
JP6906404B2 (ja) | ロボットシステム、ロボット制御装置および被加工物の製造方法 | |
US11192247B2 (en) | Robot controller for controlling arc motion of robot | |
CA2998713C (en) | Method for guiding a machining head along a track to be machined | |
JPWO2012101789A1 (ja) | 数値制御装置 | |
JP5502462B2 (ja) | アーク溶接ロボットの制御装置及びプログラム | |
US11117257B2 (en) | Robot system for performing learning control based on machining results and control method therefor | |
US11247288B2 (en) | Welding position detection device, welding position detection method, and welding robot system | |
JP7307263B2 (ja) | バリ取り装置、及び制御システム | |
EP3754442B1 (en) | Robot control apparatus and robot control system | |
JP7360824B2 (ja) | ロボット制御装置、及びロボット制御システム | |
US10300556B2 (en) | Controller with drop prevention function for gap control axis | |
JP6254965B2 (ja) | スカイビング加工における工具補正機能を有する数値制御装置 | |
JP6559425B2 (ja) | レーザ照射制御装置 | |
CN109773335B (zh) | 激光加工方法、控制器以及机器人系统 | |
JP6278611B2 (ja) | 画像処理システム及びその方法 | |
US20240123606A1 (en) | Teaching point generation device that generates teaching points on basis of output of sensor, and teaching point generation method | |
CN113059559B (zh) | 机器人工具的校正方法与校正系统 | |
US10576583B2 (en) | Laser machining device | |
CN115835935A (zh) | 激光加工系统 | |
JP2024068141A (ja) | 被加工物の測定を行うための装置および方法ならびに被加工物を機械加工するための機械加工システムおよび方法 | |
KR20110010395A (ko) | 보정유니트 및 이를 구비한 작업시스템 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |