CN115943019A - 机器人控制装置 - Google Patents

机器人控制装置 Download PDF

Info

Publication number
CN115943019A
CN115943019A CN202180050474.5A CN202180050474A CN115943019A CN 115943019 A CN115943019 A CN 115943019A CN 202180050474 A CN202180050474 A CN 202180050474A CN 115943019 A CN115943019 A CN 115943019A
Authority
CN
China
Prior art keywords
wrist
joints
control point
point
control
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
CN202180050474.5A
Other languages
English (en)
Inventor
王悦来
内藤康広
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc 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 Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN115943019A publication Critical patent/CN115943019A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B25J9/1643—Programme controls characterised by the control loop redundant 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
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/088—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices with position, velocity or acceleration 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
    • B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control
    • 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
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40328—If joint near singularity, restore angle to start values, adapt other joints
    • 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
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40354—Singularity detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

机器人控制装置(1)具备：控制部，其通过控制多个基本关节以及多个手腕关节，使控制点(Pc)从第一位置(P1)移动到第二位置(P2)；以及位置信息记录部，其记录位置信息，所述位置信息包括第二位置(P2)的位置、以及在控制点(Pc)位于第二位置(P2)时的多个手腕关节的各自的旋转角度，在控制点(Pc)位于第二位置(P2)时的手腕部(3)的姿态不是奇异点的情况下，控制部通过使多个基本关节以及多个手腕关节相互协作进行直线动作，从而使控制点(Pc)直线移动到第二位置(P2)，在控制点(Pc)位于第二位置(P2)时的手腕部(3)的姿态是奇异点的情况下，控制部通过使多个手腕关节进行各轴动作而不相互协作，从而使控制点(Pc)移动到第二位置(P2)。

Description

机器人控制装置
技术领域
本发明涉及机器人控制装置。
背景技术
以往，已知一种多关节的机器人的控制方法：通过使多个关节协作进行动作，从而使机器人的预定的部位沿着预定的连续轨道移动(例如，参照专利文献1～4。)。例如，示教第一位置以及第二位置，并且控制多个关节以使像TCP(tool center point)那样的控制点在从第一位置开始至第二位置为止的直线轨道上直线移动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-111155号公报
专利文献2：国际公开第2016/135861号
专利文献3：国际公开第2017/002208号
专利文献4：日本特开2015-066668号公报
发明内容
发明要解决的问题
在沿着连续轨道进行动作时，有时机器人的姿态靠近奇异点，并且至少一个关节急剧动作。在这种情况下，机器人控制装置判定发生错误，并且采取停止机器人的动作等措施。因此，在每次发生错误时，需要重新示教其他轨道来重新使机器人进行动作等追加的作业。
用于解决问题的方案
本发明的一个方案是一种机器人控制装置，其控制多关节的机器人，所述机器人具有：多个基本关节，其使手腕部的位置发生变化；以及多个手腕关节，其使设定于所述手腕部或者与该手腕部连接的末端执行器的控制点的位置以及姿态发生变化，所述机器人控制装置具备：控制部，其通过控制所述多个基本关节以及所述多个手腕关节，使所述控制点从第一位置移动到第二位置；以及位置信息记录部，其记录位置信息，所述位置信息包括所述第二位置的位置、以及在所述控制点位于所述第二位置时的所述多个手腕关节的各自的旋转角度，在所述控制点位于所述第二位置时的所述手腕部的姿态不是奇异点的情况下，所述控制部通过使所述多个基本关节以及所述多个手腕关节相互协作进行直线动作，从而使所述控制点直线移动到所述第二位置，在所述控制点位于所述第二位置时的所述手腕部的姿态是奇异点的情况下，所述控制部通过使所述多个手腕关节进行各轴动作而不相互协作，从而使所述控制点移动到所述第二位置。
附图说明
图1是由机器人控制装置控制的机器人的结构图。
图2是机器人控制装置的框图。
图3是表示从第一位置开始至第二位置为止的控制点的轨道的另一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对一个实施方式的机器人控制装置进行说明。
如图1以及图2所示，机器人控制装置1与具备手腕部3的多关节的机器人2连接，用于控制机器人2。
机器人2具备：多个基本关节J1、J2、J3，其使手腕部3的位置发生三维变化；以及多个手腕关节J4、J5、J6，其使控制点Pc的位置(X，Y，Z)以及姿态(W，P，R)发生三维变化。控制点Pc是设定于手腕部3的预定的位置的点、或者设定于与手腕部3连接的末端执行器8的预定的位置的点。例如，控制点Pc是手腕部3的前端面3a的中心点、或者TCP(tool centerpoint)。
在本实施方式中，机器人2是具有六个关节J1～J6的六轴垂直多关节型机器人。机器人2具备：基座4，其固定于地面；回转体5，其配置于基座4上；第一臂6，其与回转体5连接；以及第二臂7，其与第一臂6的前端连接。手腕部3与第二臂7的前端连接，并且具有能够安装手或工具等末端执行器8的前端面3a。
在各关节J1～J6设置有按照来自机器人控制装置1的控制指令驱动各关节J1～J6的伺服马达、以及检测各关节J1～J6的旋转角度的编码器。
基本关节是第一关节J1、第二关节J2以及第三关节J3。第一关节J1使回转体5相对于基座4围绕竖直方向的第一轴线A1旋转。第二关节J2使第一臂6相对于回转体5围绕水平的第二轴线A2旋转。第三关节J3使第二臂7相对于第一臂6围绕水平的第三轴线A3旋转。
手腕关节是第四关节J4、第五关节J5以及第六关节J6。第四关节J4使第二臂7相对于第一臂6围绕第四轴线A4旋转。第五关节J5使手腕部3相对于第二臂7围绕第五轴线A5旋转。第六关节J6使手腕部3的前端面3a围绕第六轴线A6旋转。第四轴线A4沿着第二臂7的长轴延伸，第五轴线A5与第四轴线A4正交，第六轴线A6与第五轴线A5正交。
如图2所示，机器人控制装置1具备存储部11、以及控制部12。
存储部11具有RAM(random access memory)、ROM(read-only memory)以及HDD(hard disc drive)等存储装置。在机器人控制装置1设置有像中央运算处理装置那样的至少一个处理器。在存储部11存储有用于使处理器执行控制部12的下述处理的控制程序。即，控制部12由至少一个处理器实现。
控制部12通过直线插补第一位置P1与第二位置P2之间，计算从第一位置P1开始笔直延伸至第二位置P2为止的直线轨道T。第一位置P1以及第二位置P2是由操作人员设定的任意的三维位置，例如是在直线示教等示教作业中所示教的示教点。
控制部12通过控制关节J1～J6，使控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置P2。
在控制点Pc移动之前，控制部12通过逆运动学计算控制点Pc以设定的姿态位于第二位置P2时的手腕关节J4、J5、J6的各自的旋转角度。控制点Pc的姿态(前端面3a的姿态)与第一位置P1以及第二位置P2同样，由操作人员设定。位置信息存储(记录)于存储部(位置信息记录部)11，包括计算出的手腕关节J4、J5、J6的各自的旋转角度、以及第二位置P2的三维位置(X2，Y2，Z2)。
控制部12判定控制点Pc位于第二位置P2时的手腕部3的姿态是否为奇异点或者奇异点附近。接着，控制部12通过根据判定结果使关节J1～J6进行直线动作或者各轴动作，从而使控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置。关于利用控制部12控制关节J1～J6的控制方法在后面进行详细说明。
在参照的附图中，区域S表示手腕部3的姿态配置于奇异点或者奇异点附近的奇异点区域。在本实施方式中，奇异点是第四轴线A4与第六轴线A6配置于一条直线上的姿态。在手腕部3的姿态为奇异点时，无法控制手腕部3的动作。
例如，控制部12根据存储部11中存储的位置信息，计算控制点Pc位于第二位置P2时的第四轴线A4与第六轴线A6之间的旋转角度θ。然后，控制部12在旋转角度θ的大小为预定的阈值以下、例如5°以下时，判定控制点Pc位于第二位置P2时的手腕部3的姿态为奇异点或者奇异点附近。
下面，对机器人控制装置1的作用进行说明。
例如，在将控制点Pc的轨道示教于机器人控制装置1时，操作人员将第一位置P1(X1，Y1，Z1)以及第二位置P2(X2，Y2，Z2)设定为示教位置，并将控制点Pc的姿态(W1，P1，R1)设定为示教姿态。第一位置P1(X1，Y1，Z1)、第二位置P2(X2，Y2，Z2)以及姿态(W1，P1，R1)存储于存储部11。
接着，利用控制部12判定控制点Pc以设定的姿态(W1，P1，R1)位于第二位置P2时的手腕部3的姿态是否为奇异点。接着，利用控制部12控制关节J1～J6，通过关节J1～J6的直线动作或者各轴动作，控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置P2。
在控制点Pc位于第二位置P2时的手腕部3的姿态不是奇异点的情况下，控制部12通过使关节J1～J6相互协作进行直线动作，从而使控制点Pc在保持姿态(W1，P1，R1)的同时，从第一位置P1(X1，Y1，Z1)开始沿着直线轨道T直线移动至第二位置P2(X2，Y2，Z2)。具体而言，控制部12通过逆运动学计算控制点Pc以设定的姿态(W1，P1，R1)位于直线轨道T上的各位置时的各关节J1～J6的旋转角度，得到用于使控制点Pc从第一位置P1开始至第二位置P2为止保持姿态(W1，P1，R1)的同时进行直线移动的旋转角度的时序的数据。接着，控制部12根据计算出的角度的时序的数据控制关节J1～J6。
另一方面，在控制点Pc位于第二位置P2时的手腕部3的姿态为奇异点的情况下，控制部12通过在使基本关节J1、J2、J3进行直线动作的同时使手腕关节J4、J5、J6进行各轴动作，从而使控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置P2。通过根据用上述方法得到的各关节J1、J2、J3的旋转角度的时序的数据控制关节J1、J2、J3来进行基本关节J1、J2、J3的直线动作。
在各轴动作中，控制部12计算控制点Pc以设定的姿态(W1，P1，R1)位于第一位置P1时的各手腕关节J4、J5、J6的旋转角度、与控制点Pc以设定的姿态(W1，P1，R1)位于第二位置P2时的各手腕关节J4、J5、J6的旋转角度的差分。接着，控制部12使各手腕关节J4、J5、J6单独地、即不相互协作地动作计算出的差分的量。在各轴动作中，控制部12可以使手腕关节J4、J5、J6按顺序进行动作，也可以使手腕关节J4、J5、J6同时进行动作。
通过基本关节J1、J2、J3的直线动作，手腕中心点(WCP)沿着与直线轨道T平行的轨道T’直线移动。WCP是手腕关节J4、J5、J6的轴线A4、A5、A6相互交叉的点。另外，通过手腕关节J4、J5、J6的各轴动作，控制点Pc在使姿态(W，P，R)变化的同时，从第一位置P1移动到第二位置P2，并以设定的姿态(W1，P1，R1)配置于第二位置P2。
如此，根据本实施方式，在第二位置P2手腕部3配置于奇异点或者奇异点附近的情况下，通过手腕关节J4、J5、J6的各轴动作，控制点Pc移动到第二位置P2。由于在各轴动作中手腕关节J4、J5、J6不相互协作地进行动作，因此控制点Pc在使姿态变化的同时进行移动。也就是说，在控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置P2的期间，手腕部3配置为与奇异点不同的姿态。因此，能够在防止手腕部3配置于奇异点或者奇异点附近的同时，使控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置P2。
对操作人员而言，难以识别正在动作的机器人2的奇异点，机器人2有时会配置于奇异点。当机器人2配置于奇异点时，会因特定的关节的急剧动作而发生错误，机器人2停止。在该情况下，操作人员必须重新设定第二位置P2，以使机器人2不通过奇异点。这种作业对于操作人员来说比较烦琐，且作业效率差。根据本实施方式，自动判定手腕部3是否配置于奇异点，并且在自动避免手腕部3的姿态配置于奇异点或者奇异点附近的同时，控制点Pc从第一位置P1移动到第二位置P2。因此，能够防止错误的发生，并且顺利地进行机器人2的示教。
另外，在控制点Pc移动至第二位置P2的期间，通过基本关节J1、J2、J3的直线动作，WCP进行直线移动。因此，即使手腕关节J4、J5、J6进行了各轴动作，控制点Pc的位置也不会大幅偏离直线轨道T，控制点Pc的轨道成为接近直线轨道T的轨道。因此，能够使控制点Pc沿着与操作人员所希望的直线轨道T大致相同的轨道移动。
在本实施方式中，机器人控制装置1还可以具备通知部13，通知部13在从直线轨道T开始至控制点Pc为止的距离超过预定的阈值时通知该情况。操作人员能够根据通知部13的通知，识别出控制点Pc的位置超过了阈值并偏离了直线轨道T，并且根据需要，将第一位置P1以及第二位置P2重新设定到其他位置。
例如，在使手腕关节J4、J5、J6进行各轴动作的期间，控制部12根据由编码器检测到的各关节J1～J6的旋转角度计算控制点Pc的三维位置，并计算控制点Pc与直线轨道T之间的距离。在计算出的距离超过阈值时，通知部13例如通过发出警告声来通知操作人员距离超过了阈值。在距离超过了阈值时，控制部12还可以使机器人2的动作停止。
在本实施方式中，在控制点Pc位于第二位置P2时的手腕部3的姿态为奇异点的情况下，控制部12还可以通过在将控制点Pc的位置保持在直线轨道T上的同时使手腕关节J4、J5、J6进行各轴动作，从而在使控制点Pc的姿态发生变化的同时，使控制点Pc在直线轨道T上移动到第二位置P2。
根据该结构，能够防止手腕部3配置于奇异点，并且使控制点Pc沿着与直线动作时的直线轨道相同的直线轨道T进行移动。
在本实施方式中，设定了在控制点Pc位于第二位置P2时的手腕部3的姿态为奇异点的情况下，控制部12使基本关节J1、J2、J3进行直线动作，但在即使从第一位置P1开始至第二位置P2为止的控制点Pc的轨道大幅偏离直线轨道T也没问题的情况下，也可以使基本关节J1、J2、J3也进行各轴动作。
在本实施方式中，设定了机器人2是六轴垂直多关节型机器人，但机器人2也可以是其他轴数的垂直多关节型机器人或者其他关节结构的机器人。
附图标记说明：
1：机器人控制装置
2：机器人
3：手腕部
8：末端执行器
11：存储部(位置信息记录部)
12：控制部
13：通知部
J1、J2、J3：基本关节
J4、J5、J6：手腕关节
P1：第一位置
P2：第二位置
Pc：控制点
S：奇异点区域
T：直线轨道

Claims (3)

1.一种机器人控制装置，其控制多关节的机器人，所述机器人具有：多个基本关节，其使手腕部的位置发生变化；以及多个手腕关节，其使设定于所述手腕部或者与该手腕部连接的末端执行器的控制点的位置以及姿态发生变化，其中，
所述机器人控制装置具备：
控制部，其通过控制所述多个基本关节以及所述多个手腕关节，使所述控制点从第一位置移动到第二位置；以及
位置信息记录部，其记录位置信息，所述位置信息包括所述第二位置的位置、以及在所述控制点位于所述第二位置时的所述多个手腕关节的各自的旋转角度，
在所述控制点位于所述第二位置时的所述手腕部的姿态不是奇异点的情况下，所述控制部通过使所述多个基本关节以及所述多个手腕关节相互协作进行直线动作，从而使所述控制点直线移动到所述第二位置，
在所述控制点位于所述第二位置时的所述手腕部的姿态是奇异点的情况下，所述控制部通过使所述多个手腕关节进行各轴动作而不相互协作，从而使所述控制点移动到所述第二位置。
2.根据权利要求1所述的机器人控制装置，其中，
在所述控制点位于所述第二位置时的所述手腕部的姿态是奇异点的情况下，所述控制部通过将所述控制点的位置保持在连接所述第一位置与所述第二位置的直线轨道上的同时，使所述多个手腕关节进行各轴动作，从而使所述控制点在所述直线轨道上移动到所述第二位置。
3.根据权利要求1或2所述的机器人控制装置，其中，
所述机器人控制装置具备通知部，所述通知部在所述控制点与连接所述第一位置与所述第二位置的直线轨道之间的距离超过预定的阈值时通知该情况。
CN202180050474.5A 2020-08-21 2021-08-20 机器人控制装置 Pending CN115943019A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-140085 2020-08-21
JP2020140085 2020-08-21
PCT/JP2021/030483 WO2022039245A1 (ja) 2020-08-21 2021-08-20 ロボット制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115943019A true CN115943019A (zh) 2023-04-07

Family

ID=80323519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180050474.5A Pending CN115943019A (zh) 2020-08-21 2021-08-20 机器人控制装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230256598A1 (zh)
JP (1) JP7469482B2 (zh)
CN (1) CN115943019A (zh)
DE (1) DE112021003148T5 (zh)
WO (1) WO2022039245A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2752784B2 (ja) * 1990-11-01 1998-05-18 ファナック株式会社 ロボットの姿勢修正方法
JPH11226886A (ja) * 1998-02-13 1999-08-24 Hitachi Zosen Corp ロボット軌道の修正方法
JP6359756B2 (ja) 2015-02-24 2018-07-18 株式会社日立製作所 マニプレータ、マニプレータの動作計画方法、および、マニプレータの制御システム
DE112015006669B4 (de) 2015-06-30 2019-11-28 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robotersystem
JP6514156B2 (ja) * 2016-08-17 2019-05-15 ファナック株式会社 ロボット制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2022039245A1 (zh) 2022-02-24
DE112021003148T5 (de) 2023-05-04
US20230256598A1 (en) 2023-08-17
JP7469482B2 (ja) 2024-04-16
WO2022039245A1 (ja) 2022-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6705976B2 (ja) ロボット、ロボットの制御方法、ワークの製造方法
EP1854037B1 (en) Method of and apparatus for automated path learning
KR101644758B1 (ko) 관절형 로봇을 위한 이벤트 기반의 여유 각도 구성
US10836042B2 (en) Robot system
JP4243309B2 (ja) ロボットアームの制御装置
KR101683289B1 (ko) 매니퓰레이터를 조절하기 위한 방법 및 장치
CN106002987B (zh) 机器人
JP4262715B2 (ja) ロボットのティーチングデータ作成方法
CN110545965B (zh) 多关节机器人以及多关节机器人系统
JP5078770B2 (ja) 多関節ロボットのティーチングデータ検証方法
US20190084156A1 (en) Robot system and method for controlling robot
CN115943019A (zh) 机器人控制装置
JP6088601B2 (ja) 走行軸付きロボットにおけるツール先端の振れを抑制するロボット制御装置
CN111225772B (zh) 垂直多关节机器人的示教数据创建系统
JP6941305B2 (ja) 嵌合装置、嵌合方法及びプログラム
JP5545263B2 (ja) ロボットシステム及び被作業物の製造方法
JP4206097B2 (ja) ロボットのティーチングデータ作成方法
JP3202731B2 (ja) 搬送装置
JP7424097B2 (ja) ロボットの制御装置及びロボットの制御方法
JP4000307B2 (ja) 多関節ロボットのティーチングデータ作成方法
ISLAM et al. A six-axis robotic manipulator and its programming and controlling operation for loading and unloading
JPS59227377A (ja) ロボツト装置
CN116917089A (zh) 机器人控制装置、机器人控制系统以及计算机程序
JP2005059146A (ja) 産業用ロボットの干渉チェック方法
JPS6016389A (ja) ロボツトの制御方法

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