DE102018200249B4

DE102018200249B4 - Robotersteuerungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018200249B4
Application number: DE102018200249.5A
Authority: DE
Inventors: Yu Ikeda; Soichi Arita
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2017-01-17
Filing date: 2018-01-10
Publication date: 2019-11-07
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: US20180200885A1; JP6464205B2; CN108326851B; CN108326851A; JP2018114577A; US10583558B2; DE102018200249A1

Abstract

Robotersteuerungsvorrichtung (1), umfassend:
eine Parameterschätzungseinheit (11), die einen Roboter (2) veranlasst, unter Schätzbedingungen zu arbeiten, die von einem Benutzer eingegeben werden, und die einen Lastparameter einer am Roboter (2) angebrachten Last (3) schätzt;
eine Drehmomentberechnungseinheit (12), die die Betriebsdrehmomente der jeweiligen Gelenke des Roboters (2) berechnet, die während der Schätzung des Lastparameters in Betrieb genommen werden; und
eine Alarmeinheit (13), die den Benutzer alarmiert, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Betriebsdrehmomente gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Robotersteuerungsvorrichtung, die für die Schätzung eines Lastparameters einer an einem Roboter angebrachten Last geeignet ist.
Um einen Roboter zu dazu zu bringen, die Funktionen der Vorwärtssteuerung, Kollisionserkennung usw. korrekt auszuführen, ist es notwendig, Lastparameter wie die Masse, die Lage des Schwerpunktes und die Trägheitsmatrix einer am Roboter angebrachten Last oder einer Last, die von einer am Roboter befestigten Hand gegriffen wird, zu erhalten. Im Stand der Technik wird, wenn die Lastparameter unbekannt sind, eine Abschätzung der Lastparameter durchgeführt.
Dokument PTL 1 offenbart zum Beispiel eine Technik, bei der eine Last über einen Kraftsensor angebracht wird, wobei ein Lastparameter aus einer Vielzahl von Orientierungen und einem Ausgang des Kraftsensors geschätzt wird.
Weiterhin offenbart z.B. Dokument PTL 2 eine Technik, bei der ein Betriebsmusterprogramm nach einer eingelernten Referenzposition erstellt wird, ein Antriebsmoment aus Antriebsströmen der jeweiligen Achsen berechnet wird, wenn der Roboter nach dem erstellten Betriebsmusterprogramm betrieben wird, wodurch unbekannte Lastparameter geschätzt werden, unter der Annahme, dass dieses Antriebsmoment mit einem Lastmoment übereinstimmt, das eine unbekannte Masse und Schwerpunktlage der Last beinhaltet.

Dokument PTL 1: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. JP H03 - 055 189 A
Dokument PTL 2: ungeprüfte Japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungs-Nr. JP H10 - 138 187 A

DE 10 2015 013 635 A1 beschreibt eine Steuervorrichtung umfassend eine Schätzdrehmomentberechnungseinrichtung, eine Ist-Drehmomentberechnungseinrichtung, Drehmomentvergleichseinrichtung und eine Stoppeinrichtung.
DE 10 2014 005 434 B4 beschreibt eine Steuervorrichtung zum Steuern eines Roboters, der ein Werkzeug zum Halten eines Werkstücks und ein Kraftemesselement zum Messen einer auf das Werkzeug wirkenden Kraft aufweist.
DE 10 2012 017 328 B4 beschreibt einen Roboter mit einer Werkstückmassenmessfunktion zum Messen der Masse eines gehaltenen Werkstücks, umfassend eine Kraftmesseinheit, die die Kraft misst, die auf den Kopfabschnitt des Getriebeabschnitts des Roboters ausgeübt wird, und eine Massenschätzungseinheit, die die Masse des Werkstücks schätzt, die von dem Roboter gehalten wird, basierend auf Informationen über die von der Kraftmesseinheit während der Bewegung des Roboters aufgenommene Kraft.
JP 2012 - 040 634 A beschreibt eine Kalibriervorrichtung und ein Kalibrierverfahren für einen leistungsgesteuerten Roboter, die auch bei geringer Einbaugenauigkeit des Roboters die Kalibrierung der erforderlichen Parameter unter Berücksichtigung eines Einbaufehlers ermöglichen.
JP 2004 - 025 387 A beschreibt ein Verfahren zum automatischen Berechnen des Gewichts einer Last und der Position des Schwerpunktes eines Armkopfendes eines Knickarmroboters.
KR 10 2011 0 048 870 A beschreibt ein Verfahren zum Schätzen der Last für einen vierachsigen Palettierroboters.
Wenn jedoch die Lastparameter wie oben beschrieben geschätzt werden, können Schwankungen in der Schätzgenauigkeit nicht vermieden werden, abhängig von den Bedingungen, unter denen die Schätzung durchgeführt wird, z.B. der Position und der Orientierung eines Roboters, der für die Schätzung verwendet wird, oder abhängig davon, ob einige der Lastparameter bekannt sind oder nicht. Um die Schätzgenauigkeit zu verbessern, müssen außerdem die Position und die Orientierung eines Roboters, der zur Durchführung der Schätzung verwendet wird, für die Schätzung geeignet sein. Es gibt jedoch Fälle, in denen der Roboter nicht an einer Position positioniert werden kann oder nicht in der Lage ist, eine für die Schätzung geeignete Orientierung zu haben, und zwar aufgrund der Reichweite und der Einschränkungen bezüglich des Betriebs des Roboters selbst; in solchen Fällen besteht die Möglichkeit, dass die Genauigkeit eines geschätzten Lastparameters nicht den Anforderungen eines Benutzers entspricht. Auch wenn die Schätzung unter Bedingungen durchgeführt wird, unter denen die Durchführung der Schätzung eines ausreichend genauen Lastparameters nicht zu erwarten ist, besteht die Möglichkeit, dass Probleme, die vom Benutzer nicht erwartet werden, wie z.B. Verschlechterung der Steuerbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen, auftreten können, wenn der Benutzer dies nicht bemerkt.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der oben beschriebenen Umstände gemacht, wobei es ein Ziel ist, eine Robotersteuerung bereitzustellen, die in der Lage ist, das unvorhersehbare Auftreten von Problemen wie Verschlechterung der Steuerbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen zu verhindern.
Um das oben beschriebene Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen bereit.
Nach einem Aspekt bietet die vorliegende Erfindung eine Robotersteuerungsvorrichtung, umfassend: eine Parameterschätzungseinheit, die einen Roboter veranlasst, unter Schätzbedingungen zu arbeiten, die von einem Benutzer eingegeben werden, und die einen Lastparameter einer am Roboter angebrachten Last schätzt; eine Drehmomentberechnungseinheit, die die Betriebsdrehmomente der jeweiligen Gelenke des Roboters berechnet, die während der Schätzung des Lastparameters in Betrieb genommen werden; und eine Alarmeinheit, die den Benutzer alarmiert, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Betriebsdrehmomente gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
Entsprechend dieser Konfiguration veranlasst die Parameterschätzungseinheit den Roboter, unter vom Benutzer eingegebenen Schätzbedingungen zu arbeiten und schätzt einen Lastparameter einer am Roboter befestigten Last. Anschließend berechnet die Drehmomentberechnungseinheit die Betriebsdrehmomente der jeweiligen Gelenke des Roboters, die bei der Abschätzung des Lastparameters auftreten. Dann gibt die Alarmeinheit eine Warnung an den Benutzer aus, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Betriebsdrehmomente kleiner oder gleich dem vorgegebenen Schwellenwert ist.
Auf diese Weise kann der Benutzer erkennen, dass die Schätzung eines Lastparameters mit ausreichender Genauigkeit nicht durchgeführt wurde. Dadurch ist es möglich, das unvorhersehbare Auftreten von Problemen wie Verschlechterung der Beherrschbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen zu verhindern.
In der Robotersteuerungsvorrichtung kann die Drehmomentberechnungseinheit nach dem einen oben beschriebenen Aspekt die Werte der Ströme messen, die in Motoren fließen, die in den jeweiligen Gelenken des Roboters vorgesehen sind, und die Betriebsdrehmomente auf der Grundlage der aktuellen Werte berechnen.
Die Robotersteuerungsvorrichtung des einen oben beschriebenen Aspektes kann weiter umfassen: eine Speichereinheit, die vorgegebene empfohlene Schätzbedingungen speichert, die zur Durchführung einer Schätzung des Lastparameters in Bezug auf den Roboter empfohlen werden; und eine Zustandsbestimmungseinheit, die die Angemessenheit oder Unzulänglichkeit der vom Benutzer eingegebenen Schätzbedingungen auf der Grundlage der empfohlenen Schätzbedingungen bestimmt, wobei die Schätzbedingungen nur dann in die Parameterschätzungseinheit eingegeben werden, wenn die Zustandsbestimmungseinheit feststellt, dass die Schätzbedingungen angemessen sind.
Entsprechend dieser Konfiguration speichert die Speichereinheit vorgegebene empfohlene Schätzbedingungen, die zur Durchführung der Schätzung der Lastparameter in Bezug auf den Roboter empfohlen werden. Dann bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit die Angemessenheit oder Unzulänglichkeit der vom Benutzer eingegebenen Schätzbedingungen auf der Grundlage der empfohlenen Schätzbedingungen. Dann werden die Schätzbedingungen nur dann in die Parameterschätzungseinheit eingegeben, wenn die Zustandsbestimmungseinheit feststellt, dass die Schätzbedingungen angemessen sind.
Dadurch ist es möglich, bevor der Roboter veranlasst wird, eine Schätzoperation durchzuführen, in der Zustandsbestimmungseinheit Schätzbedingungen auszuwählen, mit denen die Ausführung einer hochgenauen Lastparameterschätzung erwartet werden kann. Dementsprechend ist es nicht notwendig, den Roboter, der eine reale Maschine ist, dazu zu veranlassen, eine nutzlose Schätzoperation unter Schätzbedingungen durchzuführen, mit denen eine hochgenaue Lastparameterschätzung nicht durchgeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, den Zeitaufwand für die Lastparameterschätzung zu reduzieren.
Wenn in dieser Robotersteuerungsvorrichtung festgestellt wird, dass die vom Benutzer eingegebenen Schätzbedingungen unzureichend sind, kann die Alarmeinheit dem Benutzer eine Warnung ausgeben.
Auf diese Weise ist es möglich, bevor der Roboter veranlasst wird, eine Schätzoperation durchzuführen, den Benutzer aufzufordern, in die Robotersteuerungsvorrichtung Schätzbedingungen einzugeben, mit denen die Ausführung einer hochgenauen Lastparameterschätzung zu erwarten ist, und die oben beschriebene Verarbeitung erneut durchzuführen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein vorteilhafter Effekt dadurch erzielt, dass es möglich ist, das unvorhersehbare Auftreten von Problemen wie Verschlechterung der Beherrschbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen zu verhindern.

1 ist eine Ansicht, die in groben Zügen die Konfiguration einer Robotersteuerungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch die in 1 gezeigte Robotersteuerungsvorrichtung zeigt.
3 ist eine Ansicht, die in groben Zügen die Konfiguration einer Robotersteuerungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung durch die in 3 gezeigte Robotersteuerungsvorrichtung zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der Zustandsermittlung in dem in 4 gezeigten Flussdiagramm zeigt.

Eine Robotersteuerungsvorrichtung nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben.
Eine Robotersteuerungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform umfasst: eine CPU (zentrale Bearbeitungseinheit); ein Hauptspeichergerät, wie z.B. ROM (Nurlesespeicher) oder RAM (Direktzugriffsspeicher); ein Zusatzspeichergerät, wie z.B. eine HDD (Festplatte); ein Eingabegerät, wie z.B. eine Tastatur; eine Ausgabevorrichtung, wie z.B. ein Monitor; eine externe Schnittstelle, die verschiedene Arten von Daten mit einer externen Vorrichtung, wie z.B. einem Roboter, austauscht; und dergleichen, wobei die oben beschriebenen Komponenten über einen Bus miteinander verbunden sind und hier nicht dargestellt sind. Das Zusatzspeichergerät speichert verschiedene Programme, wobei, wenn die CPU die Programme vom Zusatzspeichergerät in das Hauptspeichergerät, wie z.B. den RAM, liest und ausführt, verschiedene Arten der Verarbeitung realisiert werden.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Robotersteuerungsvorrichtung 1 dieser Ausführungsform mit einer Parameterschätzungseinheit 11, einer Drehmomentberechnungseinheit 12 und einer Alarmeinheit 13 als von der CPU auszuführende Funktionsblöcke versehen.
Die Parameterschätzungseinheit 11 ist mit dem Roboter 2 und der Drehmomentberechnungseinheit 12 verbunden. Die Drehmomentberechnungseinheit 12 ist mit dem Roboter 2 und der Parameterschätzungseinheit 11 verbunden. Die Alarmeinheit 13 ist mit der Drehmomentberechnungseinheit 12 verbunden.
Die Parameterschätzungseinheit 11 ist so konfiguriert, dass sie einen Lastparameter einer Last 3, die mit dem Roboter 2 verbunden ist, schätzt, indem sie den Roboter 2, der eine reale Maschine ist, veranlasst, eine bestimmte Operation (Schätzungsoperation) unter Bedingungen zum Abschätzen (im Folgenden als Schätzbedingungen bezeichnet) durchzuführen, die von einem Benutzer eingegeben werden. Weiterhin ist die Parameterschätzungseinheit 11 so konfiguriert, dass sie der Drehmomentberechnungseinheit 12 mitteilt, dass die Lastparameterschätzung durchgeführt wird.
Als Schätzbedingungen werden die Position und die Orientierung des Roboters 2, sein Betriebsbereich sowie die Arbeitsgeschwindigkeit und die Beschleunigung bei der Durchführung der Schätzung eingegeben. Außerdem wird von den Lastparametern, wenn es einen bekannten Parameter gibt, wie z.B. das Gewicht der Last 3, auch der bekannte Parameter eingegeben. Als Position und Orientierung wird ein Wellenwinkel zur Bestimmung der Position und der Orientierung einer Welle, die als Basispunkt der Schätzoperation dient, eingegeben. Als Betriebsbereich werden Wellenwinkel eingegeben, die den Anfangs- und Endpunkt des Schätzvorgangs angeben. In dem in 1 gezeigten Beispiel werden auf der Grundlage der eingegebenen Schätzbedingungen zwei Wellen am distalen Ende bewegt, wobei eine vierte Welle als Basispunkt der Schätzoperation dient, wodurch der Roboter 2 die Schätzoperation zur Parameterschätzung durchführt. Es ist zu beachten, dass eine bekannte Technik als Lastparameter-Schätzmethode verwendet werden kann.
Während die Parameterschätzungseinheit 11 der Drehmomentberechnungseinheit 12 mitteilt, dass die Lastparameterschätzung durchgeführt wird, ist die Drehmomentberechnungseinheit 12 so konfiguriert, dass sie Betriebsmomente der jeweiligen Gelenke berechnet, die im Roboter 2 vorgesehen sind und die für die Schätzungsoperation betrieben werden. Konkret werden die Betriebsmomente berechnet, indem die Werte der Ströme, die in den Motoren der jeweiligen Gelenke fließen, gemessen werden.
Die Alarmeinheit 13 ist so konfiguriert, dass sie den Benutzer nur dann über den Monitor oder dergleichen alarmiert, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der in der Drehmomentberechnungseinheit 12 berechneten Betriebsdrehmomente gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist. Der Schwellenwert wird empirisch im Voraus als Prozentsatz bezogen auf das Nenndrehmoment ermittelt. Wenn beispielsweise der Schwellenwert auf 50 % des Nenndrehmoments eingestellt ist und die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Betriebsdrehmomente gleich oder kleiner als 50 % des Nenndrehmoments ist, dann wird der Benutzer gewarnt.
Als nächstes wird die Bearbeitung in der Robotersteuerungsvorrichtung 1, die die oben beschriebene Konfiguration aufweist, mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben.
Zuerst werden die Schätzbedingungen vom Benutzer eingegeben (Schritt SA1 in 2). Dann veranlasst die Parameterschätzungseinheit 11 den Roboter 2, unter den Bedingungen der Eingangsschätzung zu arbeiten, und führt so eine Lastparameterschätzung für die Last 3 durch, die am Roboter 2 angebracht ist (Schritt SA2 in 2). Anschließend misst die Drehmomentberechnungseinheit 12 die Werte der Ströme, die in den Motoren fließen, die in den jeweiligen Gelenken des Roboters 2 angeordnet sind, die während der Parameterschätzung in Betrieb genommen wurden, und berechnet die Betriebsmomente der Gelenke auf der Grundlage der gemessenen Stromwerte (Schritt SA3 in 2). Dann bestimmt die Alarmeinheit 13, ob die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment, das der maximale Wert der berechneten Betriebsmomente ist, und dem minimalen Drehmoment, das der minimale Wert davon ist, gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist (Schritt SA4 in 2). Wenn dann die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, gibt die Alarmeinheit 13 eine Warnung an den Benutzer aus (Schritt SA5 in 2) .
Auf diese Weise ist, wenn die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, die Änderung des Betriebsdrehmoments gering, was eine kleine Änderung der Ausrichtung des Roboters 2 während des Schätzvorgangs zur Folge hat; daher ist es möglich, vorherzusagen, dass ein geschätzter Lastparameter keine ausreichende Genauigkeit aufweist. Daher wird in diesem Fall, wie oben beschrieben, eine Warnung an den Benutzer ausgegeben, die es ermöglicht, das unvorhersehbare Auftreten von Problemen wie Verschlechterung der Beherrschbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen zu verhindern.
Der Benutzer kann nach Erhalt der Warnung den Roboter 2 benutzen, während er mehr Spielraum bei der Bedienung des Roboters hat, mit dem Verständnis für die Möglichkeit des Auftretens von Problemen wie Verschlechterung der Steuerbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen, oder er kann in die Robotersteuerungsvorrichtung 1 Schätzbedingungen eingeben, unter denen die Ausführung einer hochgenauen Lastparameterschätzung zu erwarten ist, und kann veranlassen, dass die oben beschriebene Verarbeitung erneut durchgeführt wird.
Im Folgenden wird eine Robotersteuerungsvorrichtung nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnungen detailliert beschrieben. Da die Parameterschätzungseinheit 11 und die Drehmomentberechnungseinheit 12 die gleichen Konfigurationen wie in der oben beschriebenen ersten Ausführungsform haben, werden in der folgenden Beschreibung identische Bezugszeichen zugeordnet, wobei eine Beschreibung davon ausgelassen wird.
Eine Robotersteuerungsvorrichtung 10 dieser Ausführungsform umfasst: eine CPU (zentrale Bearbeitungseinheit); ein Hauptspeichergerät, wie z.B. ROM (Nurlesespeicher) oder RAM (Direktzugriffsspeicher); ein Zusatzspeichergerät, wie z.B. eine HDD (Festplatte); ein Eingabegerät, wie z.B. eine Tastatur; eine Ausgabevorrichtung, wie z.B. ein Monitor; eine externe Schnittstelle, die verschiedene Arten von Daten mit einer externen Vorrichtung, wie z.B. einem Roboter, austauscht; und dergleichen, wobei die oben beschriebenen Komponenten über einen Bus miteinander verbunden sind und hier nicht dargestellt sind. Das Zusatzspeichergerät speichert verschiedene Programme, und wobei, wenn die CPU die Programme vom Zusatzspeichergerät in das Hauptspeichergerät, wie z.B. den RAM, liest und ausführt, verschiedene Arten der Verarbeitung realisiert werden.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Robotersteuerungsvorrichtung 10 dieser Ausführungsform mit der Parameterschätzungseinheit 11, der Drehmomentberechnungseinheit 12, einer Speichereinheit 101, einer Zustandsbestimmungseinheit 102 und einer Alarmeinheit 103 als von der CPU auszuführende Funktionsblöcke versehen.
Die Speichereinheit 101 ist an die Zustandsbestimmungseinheit 102 angeschlossen. Die Zustandsbestimmungseinheit 102 ist mit der Speichereinheit 101, der Parameterschätzungseinheit 11 und der Alarmeinheit 103 verbunden. Die Alarmeinheit 103 ist mit der Drehmomentberechnungseinheit 12 und der Zustandsbestimmungseinheit 102 verbunden.
Die Speichereinheit 101 besteht aus einem Teil des oben beschriebenen Hauptspeichers oder Zusatzspeichers und ist so konfiguriert, dass sie vorgegebene empfohlene Schätzbedingungen speichert, die zur Durchführung einer Lastparameterschätzung für die Last 3, die an den Roboter 2 angeschlossen ist, empfohlen werden. Die empfohlenen Schätzbedingungen sind Schätzbedingungen, die empfohlen werden, um einen Lastparameter mit der erforderlichen Schätzgenauigkeit zu schätzen, und werden im Voraus aus der Betriebsleistung, den experimentellen Ergebnissen usw. des Roboters 2 ermittelt.
Die Zustandsbestimmungseinheit 102 ist so konfiguriert, dass sie vor der eigentlichen Parameterschätzung bestimmt, ob ein Lastparameter mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden kann, wenn die Parameterschätzung unter Schätzbedingungen durchgeführt wird, die vom Benutzer eingegeben werden, und zwar auf der Grundlage der empfohlenen Schätzbedingungen, die in der Speichereinheit 101 gespeichert sind. Darüber hinaus ist die Zustandsbestimmungseinheit 102 so konfiguriert, dass sie die eingegebenen Schätzungsbedingungen nur dann an die Parameterschätzungseinheit 11 liefert, wenn festgestellt wird, dass ein Lastparameter mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden kann. Darüber hinaus ist die Zustandsbestimmungseinheit 102 so konfiguriert, dass sie, wenn festgestellt wird, dass ein Lastparameter nicht mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden kann, die Alarmeinheit 103 hinsichtlich eines Bestimmungsergebnisses benachrichtigt.
Die Alarmeinheit 103 ist so konfiguriert, dass sie dem Benutzer über den Monitor o.ä. als Reaktion auf das Bestimmungsergebnis aus der Zustandsbestimmungseinheit 102 eine Warnung ausgibt. Darüber hinaus ist die Alarmeinheit 103, wie in der Alarmeinheit 13 in der ersten Ausführungsform, so konfiguriert, dass sie über den Monitor o.ä. nur dann eine Warnung an den Benutzer ausgibt, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der in der Drehmomentberechnungseinheit 12 berechneten Betriebsdrehmomente gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist.
Als nächstes wird die Bearbeitung in der Robotersteuerungsvorrichtung 10, die die oben beschriebene Konfiguration hat, mit Bezug auf 3 bis 5 beschrieben.
Zunächst bestimmt, wenn Schätzbedingungen vom Benutzer eingegeben werden (Schritt SA1 in 4), die Zustandsbestimmungseinheit 102, ob die eingegebenen Schätzbedingungen Bedingungen sind, unter denen ein Lastparameter mit ausreichender Genauigkeit geschätzt werden kann (Schritt SB1 in 4).
In Schritt SB1 wird, wie in 5 gezeigt ist, zunächst festgestellt, ob bei einer Schätzoperation des Roboters 2 unter den eingegebenen Schätzbedingungen die Richtung der Schwerkraft in Bezug auf die Last 3 innerhalb des Betriebsbereichs geändert wird, d.h. die Drehachse während des Betriebs um ein bestimmtes Maß oder mehr aus der Richtung der Schwerkraft verschoben wird (Schritt SB11 in 5). Wird festgestellt, dass sich die Richtung der Schwerkraft in Bezug auf die Last 3 innerhalb des Betriebsbereichs nicht ändert, gibt die Alarmeinheit 103 eine Warnung an den Benutzer aus (Schritt SB2 in 4), und der Verarbeitungsablauf endet.
Wird festgestellt, dass die Richtung der Schwerkraft in Bezug auf die Last 3 innerhalb des Betriebsbereichs geändert wird, so wird ermittelt, ob die Masse der Last 3 bekannt ist, d.h. ob die Masse der Last 3 in die eingegebenen Schätzbedingungen einbezogen ist (Schritt SB12 in 5).
Wenn die Masse der Last 3 nicht bekannt ist, dann wird bestimmt, ob, wenn der Roboter 2 veranlasst wird, den Schätzvorgang unter den eingegebenen Schätzbedingungen durchzuführen, bestimmte Niveaus oder mehr hinsichtlich Geschwindigkeit und Beschleunigung erwartet werden, d.h. ob die Geschwindigkeit und die Beschleunigung in den eingegebenen Schätzbedingungen gleich oder höher sind als die Geschwindigkeit und die Beschleunigung in den empfohlenen Schätzbedingungen, die in der Speichereinheit 101 gespeichert sind (Schritt SB14 in 5).
Wenn festgestellt wird, dass bestimmte Niveaus oder mehr hinsichtlich Geschwindigkeit und Beschleunigung nicht erwartet werden, gibt die Alarmeinheit 103 eine Warnung an den Benutzer aus (Schritt SB2 in 4), und der Verarbeitungsablauf wird beendet. Wenn festgestellt wird, dass bestimmte Niveaus oder mehr hinsichtlich Geschwindigkeit und Beschleunigung erwartet werden, wird die Parameterschätzung unter den eingegebenen Schätzbedingungen durchgeführt (Schritt SA2 in 4).
Wenn die Masse der Last 3 bekannt ist, dann wird bestimmt, ob, wenn der Roboter 2 veranlasst wird, die Schätzoperation unter den eingegebenen Schätzbedingungen durchzuführen, der Betriebsbereich ein bestimmtes Niveau oder mehr aufweist, d.h. der Betriebsbereich in den eingegebenen Schätzbedingungen gleich oder größer als der Betriebsbereich in den empfohlenen Schätzbedingungen ist, die in der Speichereinheit 101 gespeichert sind (Schritt SB13 in 5).
Wenn festgestellt wird, dass der Betriebsbereich nicht das bestimmte Niveau oder mehr aufweist, gibt die Alarmeinheit 103 eine Warnung an den Benutzer aus (Schritt SB2 in 4), und der Verarbeitungsablauf endet. Wenn festgestellt wird, dass der Betriebsbereich ein bestimmtes Niveau oder mehr aufweist, wird die Parameterschätzung unter den eingegebenen Schätzbedingungen durchgeführt (Schritt SA2 in 4).
Dann veranlasst die Parameterschätzungseinheit 11 den Roboter 2, unter den eingegebenen Schätzbedingungen zu arbeiten, und führt so eine Lastparameterschätzung für die Last 3 durch, die an den Roboter 2 angebracht ist (Schritt SA2 in 4). Anschließend schätzt die Drehmomentberechnungseinheit 12 die Werte der Ströme, die in den Motoren fließen, die in den jeweiligen Gelenken des Roboters 2 angeordnet sind, die während der Parameterschätzung in Betrieb gesetzt wurden, und berechnet die Betriebsmomente der jeweiligen Gelenke auf der Grundlage der gemessenen Stromwerte (Schritt SA3 in 4). Anschließend ermittelt die Alarmeinheit 13, ob die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment der berechneten Betriebsmomente gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist (Schritt SA4 in 4). Ist die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert, dann gibt die Alarmeinheit 103 eine Warnung an den Benutzer aus (Schritt SB2 in 4).
Auf diese Weise ist es möglich, bevor der Roboter 2 veranlasst wird, den Schätzvorgang durchzuführen, in der Zustandsbestimmungseinheit 102 Schätzbedingungen auszuwählen, mit denen die Ausführung einer hochgenauen Lastparameterschätzung zu erwarten ist. Dementsprechend ist es nicht notwendig, den Roboter 2, der eine reale Maschine ist, dazu zu veranlassen, eine nutzlose Schätzoperation unter Schätzbedingungen durchzuführen, mit denen eine hochgenaue Lastparameterschätzung nicht durchgeführt werden kann. Dadurch ist es möglich, den Zeitaufwand für die Lastparameterschätzung zu reduzieren.
Wenn die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, wird dem Benutzer eine Warnung ausgegeben, die es ihm ermöglicht, das unvorhersehbare Auftreten von Problemen wie Verschlechterung der Steuerbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen zu verhindern.
Der Benutzer kann den Roboter 2 nach Erhalt der Warnmeldung mit einem Verständnis für die Möglichkeit des Auftretens von Problemen wie Verschlechterung der Kontrollierbarkeit und falsche Erkennung von Kollisionen verwenden oder in die Robotersteuerungsvorrichtung 10 Schätzbedingungen eingeben, unter denen die Ausführung einer hochgenauen Lastparameter-Schätzung zu erwarten ist, und kann veranlassen, dass die oben beschriebene Verarbeitung erneut durchgeführt wird.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die Zeichnungen oben ausführlich beschrieben worden sind, sind die spezifischen Konfigurationen nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, wobei auch Konstruktionsänderungen usw., die nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, erfasst werden.
Zum Beispiel, obwohl die Alarmeinheit 13, 103 in jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen eine Warnung an den Benutzer ausgibt, wenn die Differenz zwischen dem maximalen Drehmoment und dem minimalen Drehmoment gleich oder kleiner als der vorgegebene Schwellenwert ist, ist es auch möglich, eine Warnung an den Benutzer auszugeben, wenn die Differenz zwischen dem maximalen Wert und dem minimalen Wert der Werte der in den Motoren fließenden Ströme, die in der Drehmomentberechnungseinheit 12 gemessen werden, gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert ist.
Bezugszeichenliste

1, 10: Robotersteuerungsvorrichtung
2: Roboter
3: Last
11: Parameterschätzungseinheit
12: Drehmomentberechnungseinheit
13, 103: Alarmeinheit
101: Speichereinheit
102: Zustandsbestimmungseinheit

Claims

Robotersteuerungsvorrichtung (1), umfassend: eine Parameterschätzungseinheit (11), die einen Roboter (2) veranlasst, unter Schätzbedingungen zu arbeiten, die von einem Benutzer eingegeben werden, und die einen Lastparameter einer am Roboter (2) angebrachten Last (3) schätzt; eine Drehmomentberechnungseinheit (12), die die Betriebsdrehmomente der jeweiligen Gelenke des Roboters (2) berechnet, die während der Schätzung des Lastparameters in Betrieb genommen werden; und eine Alarmeinheit (13), die den Benutzer alarmiert, wenn die Differenz zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert der Betriebsdrehmomente gleich oder kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
Robotersteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Drehmomentberechnungseinheit (12) die Werte der in den jeweiligen Gelenken des Roboters (2) in Motoren fließenden Ströme misst und die Betriebsdrehmomente auf der Basis der aktuellen Werte berechnet.
Robotersteuerungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: eine Speichereinheit, die vorgegebene empfohlene Schätzbedingungen speichert, die zur Durchführung einer Schätzung des Lastparameters in Bezug auf den Roboter (2) empfohlen werden; und eine Zustandsbestimmungseinheit, die die Angemessenheit oder Unzulänglichkeit der vom Benutzer eingegebenen Schätzbedingungen auf der Grundlage der empfohlenen Schätzbedingungen bestimmt, wobei die Schätzbedingungen nur dann in die Parameterschätzungseinheit (11) eingegeben werden, wenn die Zustandsbestimmungseinheit feststellt, dass die Schätzbedingungen angemessen sind, und wobei, wenn die Zustandsbestimmungseinheit feststellt, dass die vom Benutzer eingegebenen Schätzbedingungen unzureichend sind, die Alarmeinheit (13) dem Benutzer eine Warnung ausgibt.