DE102016108077B4

DE102016108077B4 - Verfahren zur Lastparameterfestlegung und Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung

Info

Publication number: DE102016108077B4
Application number: DE102016108077.2A
Authority: DE
Inventors: Kenjirou Morimoto
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-05-08
Filing date: 2016-05-02
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2036-05-03
Also published as: US10252418B2; DE102016108077A1; JP6166305B2; CN106113066A; US20160327934A1; CN106113066B; JP2016209952A

Abstract

Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung, um einen Lastparameter eines durch einen Roboter (10) mit mehreren Motoren, die entsprechend mehrere Bewegungsachsen antreiben, ergriffenen Werkstücks festzulegen, wobei die Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung Folgendes umfasst:eine Speichereinheit (21), die mehrere Lastparameter speichert, welche mehreren Arten von Werkstücken, die jeweils durch den Roboter (10) ergriffen werden sollen, entsprechen;eine Indexberechnungseinheit (29), die für jeden der mehreren Lastparameter, welche in der Speichereinheit (21) gespeichert sind, auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters (10) einen Index zur Wahl des Lastparameters des durch den Roboter (10) ergriffenen Werkstücks berechnet; undeine Wahleinheit (24), die den Lastparameter des Werkstücks auf Basis des Index, der durch die Indexberechnungseinheit (29) berechnet wurde, aus den mehreren Lastparametern, welche in der Speichereinheit (21) gespeichert sind, wählt.

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lastparameterfestlegung und eine Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung, um Lastparameter eines durch einen Roboter ergriffenen Werkstücks festzulegen.
Beschreibung des Stands der Technik
Wenn es nötig ist, dass ein Roboter der Reihe nach mehrere Werkstücke ergreift, legt der Betreiber vorab den Lastparameter für jedes Werkstück, z.B. die Masse, die Position des Schwerpunkts, die Trägheit, die Größe oder dergleichen des Werkstücks fest. Während des Betriebs des Roboters wird der Lastparameter je nach dem durch den Roboter ergriffenen Werkstück passend verändert und der Zustand des Roboters detektiert.
Ferner kann der Lastparameter während des Betriebs des Roboters bestimmt werden. In der JP 2011-235 374 A und in der JP 2013-56 402 A ist offenbart, dass der Lastparameter als das Gewicht des Werkstücks bestimmt wird.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Doch es kann vorkommen, dass ein Betreiber vergisst, den Lastparameter des ergriffenen Werkstücks umzuschalten, oder den Lastparameter falsch festlegt., In einem solchen Fall ist es nicht möglich, eine passende Steuerung je nach dem Lastparameter durchzuführen. Ferner besteht bei der JP 2011-235 374 A und der 2013-56 402 A das Problem, dass es nötig ist, eine komplexe Berechnung vorzunehmen, um den Lastparameter zu bestimmen, und daher Zeit erforderlich ist, so dass die Bearbeitung verzögert wird.
Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der obigen Umstände und hat die Aufgabe, ein Verfahren zur Lastparameterfestlegung und eine Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung bereitzustellen, die in der Lage sind, einen Lastparameter für ein durch einen Roboter ergriffenes Werkstück automatisch festzulegen, ohne eine komplexe Berechnung vorzunehmen.
Zur Erfüllung der obigen Aufgabe wird nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung, um einen Lastparameter eines durch einen Roboter (10) mit mehreren Motoren, die entsprechend mehrere Bewegungsachsen antreiben, ergriffenen Werkstücks festzulegen, bereitgestellt, wobei die Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung Folgendes aufweist: eine Speichereinheit, die mehrere Lastparameter speichert, welche mehreren Arten von Werkstücken, die jeweils durch den Roboter ergriffen werden sollen, entsprechen; eine Indexberechnungseinheit, die für jeden der mehreren Lastparameter, welche in der Speichereinheit gespeichert sind, auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters einen Index zur Wahl des Lastparameters des durch den Roboter ergriffenen Werkstücks berechnet; und eine Wahleinheit, die den Lastparameter des Werkstücks auf Basis des Index, der durch die Indexberechnungseinheit berechnet wurde, aus den mehreren Lastparametern, welche in der Speichereinheit gespeichert sind, wählt.
Nach einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung nach dem ersten Gesichtspunkt ferner eine Betriebsbereichsbestimmungseinheit auf, die einen Betriebsbereich des Roboters zur Wahl des Lastparameters bestimmt.
Nach einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsprogramm des Roboters bei der Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung nach dem ersten oder zweiten Gesichtspunkt einen Befehl zur Wahl des Lastparameters auf.
Nach einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Indexberechnungseinheit bei der Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung nach einem aus dem ersten bis dritten Gesichtspunkt eine Einheit zur Berechnung eines theoretischen Drehmoments, die für jeden der mehreren Lastparameter auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters mehrere theoretische Drehmomente, die von einem Motor der mehreren Motoren ausgegeben werden, berechnet; und eine Einheit zur Berechnung eines tatsächlichen Drehmoments, die auf Basis einer Stromrückmeldeinformation des einen Motors ein tatsächliches Drehmoment des einen Motors berechnet, auf, wobei die Wahleinheit einen Lastparameter wählt, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt.
Nach einem fünften Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die Einheit zur Berechnung des theoretischen Drehmoments bei der Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung nach dem vierten Gesichtspunkt mehrere Berechnungsverfahren zur Berechnung der theoretischen Drehmomente auf, und weist sie eine Berechnungsverfahrensfestlegeeinheit auf, die ein Berechnungsverfahren der mehreren Berechnungsverfahren festlegt.
Nach einem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Lastparameterfestlegung, um einen Lastparameter eines durch einen Roboter (10) mit mehreren Motoren, die entsprechend mehrere Bewegungsachsen antreiben, ergriffenen Werkstücks festzulegen, bereitgestellt, wobei das Verfahren zur Lastparameterfestlegung die folgenden Schritte aufweist: Speichern mehrerer Lastparameter, welche mehreren Arten von Werkstücken, die jeweils durch den Roboter ergriffen werden sollen, entsprechen; Berechnen, für jeden der mehreren gespeicherten Lastparameter, eines Index zur Wahl des Lastparameters des durch den Roboter ergriffenen Werkstücks auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters; und Wählen des Lastparameters des Werkstücks auf Basis des berechneten Index aus den mehreren gespeicherten Lastparametern.
Nach einem siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach dem sechsten Gesichtspunkt ferner einen Schritt des Bestimmens eines Betriebsbereichs des Roboters zur Wahl des Lastparameters auf.
Nach einem achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist ein Betriebsprogramm des Roboters bei dem Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach dem sechsten oder siebenten Gesichtspunkt einen Befehl zur Wahl des Lastparameters auf.
Nach einem neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist der Schritt des Berechnens des Index bei dem Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach einem aus dem sechsten bis achten Gesichtspunkt das Berechnen, für jeden der mehreren Lastparameter, von mehreren theoretischen Drehmomenten, die von einem Motor der mehreren Motoren ausgegeben werden, auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters; und das Berechnen eines tatsächlichen Drehmoments des einen Motos auf Basis einer Stromrückmeldeinformation des einen Motors auf, wobei ein Lastparameter gewählt wird, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt.
Nach einem zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach dem neunten Gesichtspunkt ferner einen Schritt des Festlegens eines Berechnungsverfahrens von mehreren Berechnungsverfahren zur Berechnung der theoretischen Drehmomente auf.
Diese Aufgaben, Merkmale und Vorteile wie auch andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus einer ausführlichen Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die in den beiliegenden Zeichnungen veranschaulicht sind, deutlicher werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Ansicht eines Systems, das eine Parameterwahlvorrichtung auf Basis der vorliegenden Erfindung aufweist.
2 ist eine Ansicht, die Lastparameter, welche in einer Speichereinheit gespeichert sind, veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die ein erstes Ablaufdiagramm der Parameterwahlvorrichtung auf Basis der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, die einen Teil eines Betriebsprogramms veranschaulicht.
5 ist eine Ansicht, die einen Teil eines anderen Betriebsprogramms veranschaulicht.
6 ist eine Ansicht, die ein zweites Ablaufdiagramm der Parameterwahlvorrichtung auf Basis der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen werden nachstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In den Zeichnungen sind gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Zur Erleichterung des Verständnisses wurde der Maßstab der Zeichnungen beliebig verändert.
1 ist eine schematische Ansicht eines Systems, das eine Parameterwahlvorrichtung auf Basis der vorliegenden Erfindung aufweist. Das System 1, das in 1 dargestellt ist, weist hauptsächlich einen Roboter 10 und eine Robotersteuervorrichtung 20, die den Roboter 10 steuert, auf.
Der Roboter 10 ist ein Knickarmroboter und weist mehrere Bewegungsachsen auf, die durch mehrere Servomotoren M1 bis Mn angetrieben werden. An den mehreren Servomotoren M1 bis Mn sind Codierer E1 bis En angebracht, die jeweils die Positionen der Servomotoren M1 bis Mn detektieren. Ferner ist an einem distalen Ende des Roboters 10 eine Hand 11 zum Ergreifen eines Werkstücks C bereitgestellt.
Die Robotersteuervorrichtung 20 ist ein digitaler Computer und weist eine Servosteuereinheit 15 auf, die aus Servosteuerungen #1 bis #n für die jeweiligen Bewegungsachsen aufgebaut ist. Die Servosteuerungen #1 bis #n erhalten einen Bewegungsbefehl für den Roboter 10 und geben nebst einem Rückmeldesignal, das von den Codiereren E1 bis En, welche den jeweiligen Bewegungsachsen des Roboters 10 zugeordnet sind, erhalten wird, einen Drehmomentbefehl an Servoverstärker A1 bis An aus. Die Servoverstärker A1 bis An liefern den Servomotoren M1 bis Mn der jeweiligen Bewegungsachsen auf Basis jedes Drehmomentbefehls elektrischen Strom zum Antrieb der Servomotoren M1 bis Mn. Auf diese Weise wird die Hand 11 des Roboters 10 an einer gewünschten Position angeordnet.
Ferner dient die Robotersteuervorrichtung 20 auch als Lastparameterfestlegeeinheit, die einen Lastparameter des durch den Roboter 10 ergriffenen Werkstücks C festlegt. Wie in 1 veranschaulicht weist die Robotersteuervorrichtung 20 eine Speichereinheit 21 auf, die mehrere Lastparameter 21a speichert, welche jeweils mehreren Arten von Werkstücken, die durch den Roboter 10 ergriffen werden sollen, entsprechen. Ferner soll angenommen werden, dass die Speichereinheit 21 auch ein Betriebsprogramm 21b des Roboters 10 speichert.
2 ist eine Ansicht, die einen in der Speichereinheit gespeicherten Lastparameter veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht besteht der Lastparameter aus dem Gewicht W, der Stelle des Schwerpunkts B, der Trägheit I und/oder der Größe S des Werkstücks C. Diese Lastparameter werden vorab für jede Art von Werkstück C (C1, C2, C3, ..., Cn) experimentell erhalten und in der Form einer Tabelle in der Speichereinheit 21 gespeichert.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 weist die Robotersteuereinheit 20 eine Indexberechnungseinheit 29 auf, die für jeden der mehreren Lastparameter, welcher in der Speichereinheit 21 gespeichert sind, auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters 10 einen Index zur Wahl des Lastparameters des durch den Roboter 10 ergriffenen Werkstücks berechnet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, weist die Indexberechnungseinheit 29 eine Einheit 22 zur Berechnung eines theoretischen Drehmoments, die für jeden der mehreren Lastparameter 21a auf Basis der gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters 10 mehrere theoretische Drehmomente, die von einem der mehreren Servomotoren M1 bis Mn ausgegeben werden, berechnet, und eine Einheit 23 zur Berechnung eines tatsächlichen Drehmoments, die auf Basis einer Stromrückmeldeinformation von dem oben beschriebenen einen Motor ein tatsächliches Drehmoment des einen Motors berechnet, auf. Die Ströme, die von den Servoverstärkern A1 bis An an die Servomotoren M1 bis Mn geliefert werden, können als die Stromrückmeldeinformation verwendet werden.
Ferner weist die Robotersteuervorrichtung 20 eine Wahleinheit 24 auf, die den Lastparameter des Werkstücks auf Basis des Index, der durch die Indexberechnungseinheit 29 berechnet wurde, aus den mehreren Lastparametern, welche in der Speichereinheit 21 gespeichert sind, wählt. Die Wahleinheit 24 kann einen Lastparameter wählen, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten, welche durch die Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments berechnet wurden, entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment, welches durch die Einheit 23 zur Berechnung des tatsächlichen Drehmoments berechnet wurde, am nächsten liegt.
Ferner verfügt die Robotersteuerung 20 über eine Betriebsbereichsbestimmungseinheit 25, die einen Betriebsbereich des Roboters 10, der einen Lastparameter wählt, bestimmt, und eine Berechnungsverfahrensfestlegeeinheit 26, die ein Berechnungsverfahren von mehreren in der Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments enthaltenen Berechnungsverfahren zur Berechnung der theoretischen Drehmomente festlegt.
3 ist eine Ansicht, die ein erstes Ablaufdiagramm der Parameterwahlvorrichtung auf Basis der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Es soll angenommen werden, dass der Inhalt, der in 3 veranschaulicht ist, für jeden vorherbestimmten Steuerzyklus wiederholt ausgeführt wird, wenn der Roboter 10 auf Basis des Betriebsprogramms 21b, das in der Speichereinheit 21 gespeichert ist, betrieben wird. Nun soll angenommen werden, dass die Hand 11 des Roboters 10 ein beliebiges Werkstück ergreift, wenn der Inhalt, der in 3 veranschaulicht ist, ausgeführt wird.
Zuerst wird bei Schritt S11 bestimmt, ob es nötig ist, den Lastparameter zu ändern. Wenn es nicht nötig ist, den Lastparameter zu ändern, geht der Prozess zu Schritt S15 über und lässt er den Roboter 10 den Betrieb fortsetzen. Wenn es nötig ist, den Lastparameter zu ändern, geht der Prozess zu Schritt S12 über.
In diesem Zusammenhang ist 4 eine Ansicht, die einen Teil des Betriebsprogramms veranschaulicht. In dem Betriebsprogramm 21b von 4 ist an zwei Stellen ein „Befehl zur automatischen Wahl des Lastparameters“ beschrieben. Daher wird bestimmt, dass eine Änderung des Lastparameters erforderlich ist, wenn der Inhalt des Betriebsprogramms 21b an eine Zeile gelangt, die den „Befehl zur automatischen Wahl des Lastparameters“ angibt.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 erfasst bei Schritt S12 die Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments der Indexberechnungseinheit 29 eine gegenwärtige Position und Ausrichtung des Roboters 10 von den Codierern E1 bis En, die an den Motoren M1 bis Mn der jeweiligen Betriebsachsen des Roboters 10 angebracht sind. Die Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments berechnet auf Basis der gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters 10 für jeden der Lastparameter, die in der Speichereinheit 21 gespeichert sind, mehrere theoretische Drehmomente, die von einem Motor der Motoren M1 bis Mn ausgegeben werden, als theoretische Indizes.
Der oben beschriebene eine Motor ist ein Motor, der eine Bewegungsachse des Roboters 10 antreibt, bei der die Schwankung des Drehmoments je nach dem Lastparameter groß ist. Wenn sich der Roboter 10 in einem stationären Zustand befindet, ist der oben beschriebene eine Motor der Motor M2, der jene Bewegungsache antreibt, auf die das Drehmoment infolge der Schwerkraft am stärksten ausgeübt wird, z.B. die Bewegungsachse, die dem Schulterabschnitt des Roboters 10 entspricht.
Anschließend berechnet bei Schritt S13 die Einheit 23 der Indexberechnungseinheit 29 zur Berechnung des tatsächlichen Drehmoments auf Basis der Stromrückmeldeinformation des einen Motors Mn das tatsächliche Drehmoment des einen Motors als tatsächlichen Index. Anschließend vergleicht bei Schritt S14 die Wahleinheit 24 die mehreren theoretischen Drehmomente, die durch die Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments berechnet wurden, mit dem tatsächlichen Drehmoment, das durch die Einheit 23 zur Berechnung des tatsächlichen Drehmoments berechnet wurde. Ferner wählt die Wahleinheit 24 einen Lastparameter, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt, und legt sie den Lastparameter in Bezug auf den Roboter 10 fest.
Anschließend wird bei Schritt S15 der Roboter 10 unter Verwendung des gewählten Lastparameters betrieben. Ferner wird bei Schritt S16 der Prozess beendet, wenn bestimmt wird, dass der Inhalt des Betriebsprogramms 21b abgeschlossen wurde.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das theoretische Drehmoment unter Verwendung der Lastparameter, die in der Speichereinheit gespeichert sind, berechnet. Daher besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung einer komplexen Berechnungsformel, um das theoretische Drehmoment zu berechnen. Es wird lediglich jenes theoretische Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten, die durch eine einfache Berechnung berechnet wurden, bestimmt, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt, und der Lastparameter, der dem theoretischen Drehmoment entspricht, gewählt. Somit ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, den Lastparameter, der dem durch den Roboter 10 ergriffenen Werkstück entspricht, automatisch zu wählen, ohne eine komplexe Berechnung vorzunehmen.
Da ferner lediglich ein Lastparameter der vorab gespeicherten mehreren Lastparameter gewählt wird, muss der Betreiber das Werkstück, das durch den Roboter 10 ergriffen werden soll, nicht bezeichnen und besteht keine Möglichkeit, dass der Betreiber den Lastparameter falsch festlegt. Überdies erfolgt bei der vorliegenden Erfindung keinerlei Verwendung von zusätzlicher spezieller Hardware, um den Lastparameter zu wählen, so dass die Vorrichtung 20 zur Lastparameterfestlegung bei geringen Kosten aufgebaut werden kann.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wählt die Wahleinheit 24 einen Lastparameter, der jenem theoretischen Drehmoment entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform kann ein Lastparameter gewählt werden, der jenem theoretischen Drehmoment entspricht, das größer als das tatsächliche Drehmoment ist und ihm am nächsten liegt.
Ferner können bei der oben beschriebenen Ausführungsform anstelle der Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments und der Einheit 23 zur Berechnung des tatsächlichen Drehmoments eine Einheit zur Berechnung einer theoretischen Kraft, die eine theoretische Kraft, welche auf den Roboter 10 wirkt, berechnet, und eine Einheit zur Berechnung einer tatsächlichen Kraft, die eine tatsächliche Kraft, welche auf den Roboter 10 wirkt, berechnet, bereitgestellt sein.
In diesem Fall berechnet die Einheit zur Berechnung der theoretischen Kraft auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung oder dergleichen des Roboters 10 eine theoretische Kraft für jeden Lastparameter als theoretischen Index. Ferner ist die Einheit zur Berechnung der tatsächlichen Kraft ein Kraftsensor, der zum Beispiel an der Roboterbasis des Roboters 10 bereitgestellt ist und eine tatsächliche Kraft als tatsächlichen Index ausgibt. So wie bei der obigen Beschreibung wählt die Wahleinheit 24 einen Lastparameter, der jener theoretischen Kraft unter den mehreren theoretischen Kräften, die für jeden der Lastparameter berechnet wurden, entsprecht, die der tatsächlichen Kraft am nächsten liegt. Es wird offensichtlich sein, dass auch in einem solchen Fall eine Wirkung erhalten wird, die der oben beschriebenen ähnlich ist. Es genügt, wenn der Kraftsensor über eine solche Genauigkeit verfügt, dass ein Lastparameter gewählt werden kann. Mit anderen Worten braucht die Genauigkeit des Lastsensors in diesem Fall nicht allzu hoch zu sein.
Der Betriebsbereich des Roboters 10, für den der Lastparameter gewählt wird, kann vorab unter Verwendung der Betriebsbereichsbestimmungseinheit 25, die in 1 veranschaulicht ist, bestimmt werden. 5 ist eine Ansicht, die einen Teil eines anderen Betriebsprogramms veranschaulicht. Das Betriebsprogramm, das in 5 veranschaulicht ist, enthält Betriebsbefehle zu einer Position 1, einer Position 2, einer Position 3 und einer Position 4. Es soll angenommen werden, dass vorab eine derartige Bestimmung durch die Betriebsbereichsbestimmungseinheit 25 vorgenommen wurde, dass Lastparameter zum Beispiel in Bezug auf einen vorherbestimmten Bereich, der die Position 2 enthält, und einen vorherbestimmten Bereich, der die Position 4 enthält, gewählt werden.
Wenn der Roboter 10 auf Basis des Betriebsprogramms, das in 5 veranschaulicht ist, betrieben wird, wird die wie oben beschriebene Wahl der Lastparameter automatisch vorgenommen, wenn der Roboter 10 in den vorherbestimmten Bereich, der die Position 2 enthält, und den vorherbestimmten Bereich, der die Position 4 enthält, bewegt wird. In einem solchen Fall kann eine Situation, in der der Betreiber vergisst, die Betriebsparameter zu ändern, vermieden werden. Alternativ ist ein derartiger Aufbau möglich, dass die oben beschriebene Wahl der Lastparameter vorgenommen wird, wenn der Roboter 10 aus dem vorherbestimmten Bereich, der die Position 2 oder die Position 4 enthält, bewegt wird.
6 ist eine Ansicht, die ein zweites Ablaufdiagramm der Parameterwahlvorrichtung auf Basis der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Es soll angenommen werden, dass der Inhalt, der in 6 veranschaulicht ist, für jeden vorherbestimmten Steuerzyklus auf Basis des Betriebsprogramms 21b, das in der Speichereinheit 21 gespeichert ist, wiederholt ausgeführt wird, wenn der Roboter 10 betrieben wird. Auf die Beschreibung von Schritten, die jenen, welche unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurden, gleich sind, wird verzichtet, um eine Überlappung zu vermeiden. Es soll angenommen werden, dass die Hand 11 des Roboters 10 ein beliebiges Werkstück ergreift, wenn der Inhalt, der in 6 veranschaulicht ist, ausgeführt wird.
Wie in 6 veranschaulicht legt die Berechnungsverfahrensfestlegeeinheit 26 bei einem Schritt S11a zwischen Schritt S11 und Schritt S12 ein Berechnungsverfahren aus den mehreren Berechnungsverfahren zur Berechnung der theoretischen Drehmomente fest. Es soll angenommen werden, dass die Einheit 22 zur Berechnung des theoretischen Drehmoments bei der vorliegenden Erfindung über ein erstes Berechnungsverfahren bis drittes Berechnungsverfahren verfügt.
Das erste Berechnungsverfahren ist zum Beispiel wie unter Bezugnahme auf 3 ein Verfahren zur Wahl eines Lastparameters, der jenem theoretischen Drehmoment aus den mehreren theoretischen Drehmomenten entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt. Dieses Verfahren ist vorteilhaft, wenn der Roboter 10 stationär bleibt.
Das zweite Berechnungsverfahren lautet wie folgt: in einer vorherbestimmten Zeitzone oder einem vorherbestimmten Abschnitt für den fortlaufenden Betrieb des Roboters 10 werden ein Satz von mehreren theoretischen Drehmomenten und ein einzelnes tatsächliches Drehmoment, die von einem Motor, z.B. dem Motor M2, des Roboters 10 ausgegeben werden sollen, wie oben beschrieben für jeden vorhergestimmten Steuerzyklus berechnet und der Reihe nach als mehrere Sätze in der Speichereinheit 21 gespeichert. Ferner wird für jeden der gespeicherten mehreren Sätze wie oben beschrieben ein absoluter Wert für die Abweichung zwischen jedem der mehreren theoretischen Drehmomente und dem einzelnen tatsächlichen Drehmoment gesucht. Dann werden ein Durchschnittswert und eine Streuung der absoluten Werte für die Abweichungen gesucht und wird ein Satz, der einen kleinsten Durchschnittswert oder eine kleinste Streuung aufweist, bestimmt. Der Lastparameter, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten in dem bestimmten Satz entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt, wird gewählt.
Es ist nicht günstig, die bei einem stationär bleibenden Roboter 10 berechneten theoretischen Drehmomente und tatsächlichen Drehmomente anzuwenden, wenn der Roboter tatsächlich betrieben wird, da diese Drehmomente nicht die passende Genauigkeit aufweisen. Ferner kann es dann, wenn die theoretischen Drehmomente und das tatsächliche Drehmoment berechnet werden, wenn der Roboter 10 mit einer Geschwindigkeit und/oder einer Beschleunigung betrieben wird, vorkommen, dass diese Drehmomente einen augenblicklichen Fehler enthalten. In dieser Hinsicht wird das oben beschriebene zweite Berechnungsverfahren nicht durch den augenblicklichen Fehler beeinflusst, da es den Durchschnittswert und die Verteilung verwendet. Daher ist das zweite Berechnungsverfahren besonders vorteilhaft, wenn der Roboter 10 mit einer Geschwindigkeit bewegt und/oder beschleunigt wird.
Bei dem oben beschriebenen ersten Berechnungsverfahren darf der Roboter 10 nicht betrieben werden, wenn der Lastparameter geschätzt wird. Ferner darf der Roboter 10 bei dem oben beschriebenen zweiten Berechnungsverfahren betrieben werden, aber nicht speziell, um den Lastparameter zu schätzen. Daher besteht dann, wenn die Lastparameter für zwei Arten von Werkstücken, die hinsichtlich des Gewichts im Wesentlichen gleich sind, sich aber hinsichtlich der Trägheit unterscheiden, in der Speichereinheit 21 gespeichert sind, die Möglichkeit, dass aus diesen Lastparametern nicht der passende Lastparameter gewählt wird.
Daher wird der Roboter 10 bei dem dritten Berechnungsverfahren speziell betrieben, um Lastparameter zu schätzen. Dieser spezielle Betrieb ist ein vorherbestimmter Betrieb, bei dem jeder Bewegungsachse des Roboters 10 eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung vermittelt werden. Bei dem dritten Berechnungsverfahren wird der Roboter 10 zur Ausführung des oben beschriebenen speziellen Betriebs gebracht, was dazu führt, dass die theoretischen Drehmomente und das tatsächliche Drehmoment, die durch den Motor M2 des Roboters ausgegeben werden sollen, je nach der unterschiedlichen Trägheit ausreichend unterschiedlich werden. So wie oben beschrieben wird die Wahl der Lastparameter unter Verwendung dieser Drehmomente vorgenommen.
Es soll angenommen werden, dass bei Schritt S11a von 6 zum Beispiel das erste Berechnungsverfahren festgelegt wird. Bei Schritt S12 wird das theoretische Drehmoment auf Basis des ersten Berechnungsverfahrens berechnet. Danach wird wie oben beschrieben das tatsächliche Drehmoment berechnet (S13) und der Lastparameter gewählt (S14). Anschließend wird bei Schritt S14a der absolute Wert der Abweichung zwischen dem theoretischen Drehmoment und dem tatsächlichen Drehmoment berechnet. Das theoretische Drehmoment, das bei Schritt S14a verwendet wird, ist das theoretische Drehmoment, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt.
Es wird bestimmt, ob der absolute Wert der Abweichung zwischen dem theoretischen Drehmoment und dem tatsächlichen Drehmoment kleiner als ein vorherbestimmter Schwellenwert ist. Es soll angenommen werden, dass der vorherbestimmte Schwellenwert durch einen Versuch oder dergleichen erhalten wurde. Wenn der absolute Wert der Abweichung kleiner als der vorherbestimmte Schwellenwert ist, kann bestimmt werden, dass das theoretische Drehmoment verhältnismäßig nahe an dem tatsächlichen Drehmoment liegt, und dass daher das erste Berechnungsverfahren, wodurch das theoretische Drehmoment berechnet wurde, passend ist. In einem solchen Fall wird der Roboter 10 unter Verwendung des gewählten Lastparameters betrieben (Schritt S15) und wird der Betrieb in einem gegebenen Fall beendet (Schritt S16).
Wenn der absolute Wert der Abweichung im Gegensatz dazu nicht kleiner als der vorherbestimmte Schwellenwert ist, weichen das theoretische Drehmoment und das tatsächliche Drehmoment relativ voneinander ab und besteht daher eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass das erste Berechnungsverfahren, wodurch das theoretische Drehmoment berechnet wurde, nicht passend ist. In einem solchen Fall kehrt der Prozess zu Schritt S11a zurück. Die Berechnungsverfahrensfestlegeeinheit 26 legt ein anderes Berechnungsverfahren, z.B. das zweite Berechnungsverfahren, aus den mehreren Berechnungsverfahren fest.
Bei Schritt S12 wird das theoretische Drehmoment auf Basis des zweiten Berechnungsverfahrens berechnet. Danach wird wie oben beschrieben das tatsächliche Drehmoment berechnet (S13) und der Lastparameter gewählt (S14). Anschließend wird bei Schritt S14a wie oben beschrieben der absolute Wert der Abweichung zwischen dem theoretischen Drehmoment und dem tatsächlichen Drehmoment berechnet. Wenn bestimmt wird, dass der absolute Wert der Abweichung zwischen dem theoretischen Drehmoment und dem tatsächlichen Drehmoment nicht kleiner als der vorherbestimmte Schwellenwert ist, kehrt der Prozess zu Schritt S11a zurück und legt die Berechnungsverfahrensfestlegeeinheit 26 das dritte Berechnungsverfahren fest und wird die gleiche Verarbeitung wiederholt. Selbstverständlich kann ein anderes Berechnungsverfahren vorbereitet sein.
Wenn bei der Ausführungsform, die unter Bezugnahme auf 6 beschrieben ist, das Ergebnis der Berechnung durch ein Berechnungsverfahren nicht zufriedenstellend ist, wird ein anderes Berechnungsverfahren eingesetzt. Es soll angenommen werden, dass der Prozess wiederholt wird, bis der absolute Wert der Abweichung kleiner als der vorherbestimmte Schwellenwert wird. Somit versteht sich, dass der Roboter 10 bei der Ausführungsform die in 6 veranschaulicht ist, auf Basis der passenden Lastparameter genau betrieben wird.
Ferner kann das erste Berechnungsverfahren bei einer nicht veranschaulichten Ausführungsform ein Verfahren sein, bei dem die Zeit, die für die Berechnungsverarbeitung nötig ist, am kürzesten ist, oder ein Verfahren sein, bei dem der Roboter 10 nicht speziell betrieben werden muss, um den Lastparameter zu schätzen. Als zweites Berechnungsverfahren kann ein Verfahren, bei dem für die Berechnungsverarbeitung eine längere Zeit als bei dem ersten Berechnungsverfahren nötig ist, oder ein Verfahren, bei dem der Roboter 10 speziell betrieben werden muss, um den Lastparameter zu schätzen, eingesetzt werden. Bei der nicht veranschaulichten Ausführungsform versteht sich, dass es bei einem Betrieb des Roboters 10 auf Basis des Lastparameters, der über das erste Berechnungsverfahren gewählt wurde, möglich ist, die Zeit, die für die Berechnungsverarbeitung oder die Lastparameterfestlegung nötig ist, zu verringern.
VORTEIL DER ERFINDUNG
Bei dem ersten und dem sechsten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Lastparameter, der für ein Werkstück geeignet ist, auf Basis eines Index, der durch die Indexberechnungseinheit berechnet wurde, aus mehreren Lastparametern gewählt und der Lastparameter dadurch festgelegt. Daher kann der Lastparameter, der dem durch den Roboter ergriffenen Werkstück zugehörig ist, automatisch gewählt werden, ohne eine komplexe Berechnung vorzunehmen. Da ferner lediglich ein Lastparameter aus den mehreren Lastparametern, die vorab gespeichert wurden, gewählt wird, besteht keine Notwendigkeit für den Betreiber, das Werkstück, das durch den Roboter ergriffen werden soll, zu bestimmen, und besteht auch keine Möglichkeit, dass der Betreiber den Lastparameter falsch festlegt.
Bei dem zweiten und siebenten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann der Lastparameter automatisch gewählt werden, wenn der Roboter in einen vorherbestimmten Betriebsbereich gelangt. Dadurch kann eine Situation vermieden werden, in der der Betreiber vergisst, die Lastparameter umzuschalten.
Bei dem dritten und achten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist die Wahl der Lastparameter in dem Betriebsprogramm des Roboters beschrieben. Dadurch kann der Betreiber den Zeitpunkt, zu dem der Lastparameter umgeschaltet werden soll, ausdrücklich bestimmen.
Bei dem vierten und neunten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird der Lastparameter festgelegt, indem ein Lastparameter gewählt wird, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten, die durch eine einfache Berechnung berechnet wurden, entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt. Dadurch ist es möglich, den Lastparameter einfach zu wählen, ohne eine komplexe Berechnung vorzunehmen.
Bei dem fünften und zehnten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann ein anderes Berechnungsverfahren eingesetzt werden, wenn das Ergebnis der Berechnung durch ein Berechnungsverfahren nicht zufriedenstellend ist.

Claims

Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung, um einen Lastparameter eines durch einen Roboter (10) mit mehreren Motoren, die entsprechend mehrere Bewegungsachsen antreiben, ergriffenen Werkstücks festzulegen, wobei die Vorrichtung zur Lastparameterfestlegung Folgendes umfasst: eine Speichereinheit (21), die mehrere Lastparameter speichert, welche mehreren Arten von Werkstücken, die jeweils durch den Roboter (10) ergriffen werden sollen, entsprechen; eine Indexberechnungseinheit (29), die für jeden der mehreren Lastparameter, welche in der Speichereinheit (21) gespeichert sind, auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters (10) einen Index zur Wahl des Lastparameters des durch den Roboter (10) ergriffenen Werkstücks berechnet; und eine Wahleinheit (24), die den Lastparameter des Werkstücks auf Basis des Index, der durch die Indexberechnungseinheit (29) berechnet wurde, aus den mehreren Lastparametern, welche in der Speichereinheit (21) gespeichert sind, wählt.
Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Betriebsbereichsbestimmungseinheit (25), die einen Betriebsbereich des Roboters (10), der den Lastparameter wählt, bestimmt.
Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Betriebsprogramm des Roboters (10) einen Befehl zur Wahl des Lastparameters aufweist.
Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Indexberechnungseinheit (29) Folgendes umfasst: eine Einheit (22) zur Berechnung eines theoretischen Drehmoments, die für jeden der mehreren Lastparameter auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters (10) mehrere theoretische Drehmomente, die durch einen Motor der mehreren Motoren ausgegeben werden, berechnet; und eine Einheit (23) zur Berechnung eines tatsächlichen Drehmoments, die auf Basis einer Stromrückmeldeinformation des einen Motors ein tatsächliches Drehmoment des einen Motors berechnet, wobei die Wahleinheit einen Lastparameter wählt, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt.
Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung nach Anspruch 4, wobei die Einheit (22) zur Berechnung des theoretischen Drehmoments mehrere Berechnungsverfahren zur Berechnung der theoretischen Drehmomente aufweist, wobei die Vorrichtung (20) zur Lastparameterfestlegung ferner eine Berechnungsverfahrensfestlegeeinheit umfasst, die ein Berechnungsverfahren der mehreren Berechnungsverfahren festlegt.
Verfahren zur Lastparameterfestlegung, um einen Lastparameter eines durch einen Roboter (10) mit mehreren Motoren, die entsprechend mehrere Bewegungsachsen antreiben, ergriffenen Werkstücks festzulegen, umfassend die folgenden Schritte: Speichern mehrerer Lastparameter, welche mehreren Arten von Werkstücken, die jeweils durch den Roboter (10) ergriffen werden sollen, entsprechen; Berechnen, für jeden der mehreren gespeicherten Lastparameter, eines Index zur Wahl des Lastparameters des durch den Roboter (10) ergriffenen Werkstücks auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters (10); und Wählen des Lastparameters des Werkstücks auf Basis des berechneten Index aus den mehreren gespeicherten Lastparametern.
Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Schritt des Bestimmens eines Betriebsbereichs des Roboters (10), der den Lastparameter wählt.
Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach Anspruch 6 oder 7, wobei ein Betriebsprogramm des Roboters (10) bei dem Verfahren zur Lastparameterfestlegung einen Befehl zur Wahl des Lastparameters aufweist.
Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Schritt des Berechnens des Index Folgendes aufweist: Berechnen, für jeden der mehreren Lastparameter, von mehreren theoretischen Drehmomenten, die von einem Motor der mehreren Motoren ausgegeben werden, auf Basis einer gegenwärtigen Position und Ausrichtung des Roboters (10); und Berechnen eines tatsächlichen Drehmoments des einen Motos auf Basis einer Stromrückmeldeinformation des einen Motors, wobei ein Lastparameter gewählt wird, der jenem theoretischen Drehmoment unter den mehreren theoretischen Drehmomenten entspricht, das dem tatsächlichen Drehmoment am nächsten liegt.
Verfahren zur Lastparameterfestlegung nach Anspruch 9, ferner umfassend einen Schritt des Festlegens eines Berechnungsverfahrens von mehreren Berechnungsverfahren zur Berechnung der theoretischen Drehmomente.