DE102019103557A1

DE102019103557A1 - Schwingungsanalysator und Schwingungsanalyseverfahren

Info

Publication number: DE102019103557A1
Application number: DE102019103557.0A
Authority: DE
Inventors: Satoshi Inagaki; Hajime Suzuki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2019-02-13
Publication date: 2019-08-22
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: JP6705851B2; US20190255709A1; CN110186553B; CN110186553A; JP2019141967A; DE102019103557B4; US10960549B2

Abstract

Ein Schwingungsanalysator umfasst einen Sensor (40), der eine Schwingung eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters (10) getragenen Endeffektors (30) misst; eine Speichereinheit, die ein Schwingungsberechnungsmodell des Roboters (10) speichert, und eine Steuereinheit (20), die ausgestaltet ist, eine Trennverarbeitung zum Trennen einer von dem Sensor (40) gemessenen zu verringernden Schwingung in Schwingungsdaten des Roboters (10) und Schwingungsdaten des Endeffektors (30) unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters (10) durchzuführen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schwingungsanalysator und ein Schwingungsanalyseverfahren.
STAND DER TECHNIK
Der Hochgeschwindigkeitsbetrieb eines Roboters trägt zur Verkürzung der Taktzeit und zur Verbesserung der Produktionseffizienz bei. Wenn der Roboter indessen den Hochgeschwindigkeitsbetrieb durchführt, können am abgelegenen Ende des Roboters Schwingungen auftreten, die von der Steifigkeit eines Roboterarms, eines Reduzierstücks usw. abhängig sind.
Gemäß einem herkömmlich bekannten Verfahren zum Verringern von Schwingung eines Roboters, werden Schwingungen an einer vorgegebenen Stelle eines Roboters, während der Roboter betrieben wird, von einem Beschleunigungssensor gemessen und wird das Ergebnis der Messung in einer lernenden Steuerung verwendet, um die Schwingungen des Roboters zu verringern (siehe zum Beispiel PTL 1).
LITERATURLISTE
PATENTLITERATUR
PTL 1 Japanische nicht geprüfte Patentanmeldung, Veröffentlichung Nummer 2011-167817
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHE AUFGABE
Gemäß dem oben beschriebenen Verfahren wird ein Beschleunigungssensor häufig an einem Werkzeugmittelpunkt (Tool-Center Point TCP) eines Endeffektors angebracht, der an dem abgelegenen Ende des Roboters angebracht ist. In diesem Fall werden die von dem Beschleunigungssensor gemessenen Schwingungen als eine Kombination der Schwingung des Roboters und der Schwingung des Endeffektors gemessen. Das Verfahren von PTL 1 erzielt Frequenzgangdaten als Ergebnis der Messung durch den Beschleunigungssensor. Zusätzlich wird gemäß PTL 1 ein Verfahren vorgeschlagen, das eine lernende Steuerung mit den erzielten Frequenzgangdaten konfiguriert.
Die Messung des Frequenzgangs erfordert jedoch Zeit und Mühe und es ist schwierig, den Frequenzgang am tatsächlichen Installationsort des Roboters zu messen. Da es also nicht möglich ist, den Frequenzgang am tatsächlichen Installationsort zu messen, wird die Messung des Frequenzgangs unter Verwendung eines charakteristischen Endeffektors durchgeführt, und die Daten des Frequenzgangs, die auf diese Weise gemessen wurden, werden in der lernenden Steuerung verwendet. Mit anderen Worten, die lernende Steuerung verwendet die Daten des Frequenzgangs des charakteristischen Endeffektors, selbst wenn ein anderer Endeffektor an dem Roboter am tatsächlichen Installationsort angebracht ist.
Es ist in den letzten Jahren auch versucht worden, das Gewicht des Endeffektors, einer Servozange usw. zu verringern, und weitere verschiedene Arten von Endeffektoren sind zur Verfügung gestellt worden. Die Gewichtsreduzierung neigt auch dazu, die Schwingung des Endeffektors zu erhöhen. Daraus ergibt sich, dass auf Frequenzgängen von charakteristischen Endeffektoren basierende, lernende Steuerungen in vielen Situationen versagen können. Solche Situationen können zum Beispiel eine Situation, in der eine größere Anzahl von Lernrunden erforderlich sind, um die Schwingungen zu beseitigen und eine Situation umfassen, in der Schwingungen paradoxerweise als ein Ergebnis der Anwendung der lernenden Steuerung ansteigen.
Die vorliegende Erfindung wurde in Hinblick auf die vorstehenden Gegebenheiten gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Schwingungsanalysator und ein Schwingungsanalyseverfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, die Schwingungen eines mit einem Endeffektor ausgerüsteten Roboters, der an einem tatsächlichen Installationsort montiert ist, effektiv zu verringern.
LÖSUNG DER AUFGABE
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, setzt die vorliegende Erfindung die folgenden Lösungen ein.
Ein Schwingungsanalysator gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Sensor, der ausgestaltet ist, eine Schwingung eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters getragenen Endeffektors zu messen; eine Speichereinheit, die ausgestaltet ist, ein Schwingungsberechnungsmodell des Roboters zu speichern; und eine Steuereinheit, die ausgestaltet ist, eine Trennverarbeitung zum Trennen der von dem Sensor gemessenen zu verringernden Schwingung in Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters durchzuführen.
Bei dem ersten Aspekt wird das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters in der Speichereinheit gespeichert. Die Steuereinheit trennt auch die von dem Sensor gemessene tatsächliche Schwingung des Endeffektors in Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters. Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors ist in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters.
Zum Beispiel kann als das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors ein Masse-Feder-Modell mit einer Feder und einer Masse verwendet werden. Die Feder kann eine Federkonstante in drei axialen Richtungen und eine Federkonstante um drei Achsen herum aufweisen. Die Feder kann einen vorgegebenen Dämpfungskoeffizienten aufweisen. Da, wie oben beschrieben wurde, das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters ist, ergibt sich dadurch, dass die Schwingungsdaten des Endeffektors unter Verwendung der oben beschriebenen Trennung allein erzielt werden, dass es möglich ist, eine Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor effizient durchzuführen.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt, berechnet die Steuereinheit vorzugsweise eine am abgelegenen Ende des Roboters auftretende Schwingung, indem der die zu verringernde Vibration verursachende Betrieb des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters verwendet werden, und führt die Trennverarbeitung unter Verwendung der berechneten Schwingung durch.
In diesem Fall wird es ermöglicht, Schwingungsdaten des Endeffektors alleine unter Verwendung des Schwingungszustands des abgelegenen Endes des Roboters zu erzielen. Die auf diese Weise erzielten Schwingungsdaten des Endeffektors sind nützlich bei der effizienten Durchführung der Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor.
Bei dem oben beschriebenen Aspekt trennt die Steuereinheit die zu verringernde Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, vorzugsweise in die Schwingungsdaten des Roboters und die Schwingungsdaten des Endeffektors, indem der die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters, das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und ein vorläufig festgelegtes Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden.
In diesem Fall wird es ermöglicht, Schwingungsdaten des Endeffektors allein und die Schwingungsdaten des Roboters allein zu erzielen. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, die Schwingungsreduzierung am Endeffektor effizient durchzuführen, indem die Schwingungsdaten des Endeffektors alleine und/oder die Schwingungsdaten des Roboters alleine verwendet werden.
Ein Schwingungsanalysator gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst einen Sensor, der ausgestaltet ist, eine Schwingung eines Roboters zu messen; eine Speichereinheit, die ausgestaltet ist, ein Schwingungsberechnungsmodell eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters getragenen Endeffektors zu speichern; und eine Steuereinheit, die ausgestaltet ist, eine Trennverarbeitung zum Erzielen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors durchzuführen, indem eine Berechnung auf der Grundlage von zu verringernder Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors durchgeführt wird.
Bei dem zweiten Aspekt wird das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors in der Speichereinheit gespeichert. Die Steuereinheit berechnet auch Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors aus der tatsächlichen, von dem Sensor gemessenen Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors ist hierbei bekannt. Daraus ergibt sich, dass die Schwingung des Endeffektors alleine relativ genau berechnet werden kann, indem die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters vor der Anordnung des Endeffektors an einer vorgegebenen Stelle und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden. Daraus ergibt sich, dass die Schwingungsdaten des Roboters alleine durch die oben beschriebene Trennung relativ genau berechnet werden können. Daraus ergibt sich, dass es ermöglicht wird, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor effizient durchführen.
Bei dem zweiten Aspekt berechnet die Steuereinheit vorzugsweise eine am Ende des Roboters auftretende Schwingung, indem der die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden, und führt die oben beschriebene Trennverarbeitung unter Verwendung der berechneten Schwingung durch.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors ist in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters. Daraus ergibt sich, dass die Schwingung des Endeffektors alleine relativ genau berechnet werden kann, indem die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung und dergleichen des abgelegenen Endes des Roboters vor der Anordnung des Endeffektors an der vorgegebenen Stelle und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden.
Zum Beispiel kann als das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors ein Masse-Feder-Modell mit einer Feder und einer Masse verwendet werden. Die Feder kann eine Federkonstante in drei axialen Richtungen und eine Federkonstante um drei Achsen herum aufweisen. Die Feder kann einen vorgegebenen Dämpfungskoeffizienten aufweisen. Wie oben beschrieben wurde, ist das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters. Daraus ergibt sich, dass, wenn die Schwingungsdaten des Endeffektors alleine unter Verwendung der oben beschriebenen Trennung erzielt werden, die Schwingungsdaten des Roboters alleine auch relativ genau berechnet werden können. Daraus ergibt sich, dass es ermöglicht wird, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor effizient durchzuführen.
Bei dem zweiten Aspekt erzielt die Steuereinheit vorzugsweise die Schwingungsdaten des Roboters und die Schwingungsdaten des Endeffektors durch die Berechnung auf der Grundlage der zu reduzierenden Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, indem der die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters, ein vorläufig festgelegtes Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden.
Das Modell des Roboters, an dem keine Zubehörteile, wie beispielsweise Drähte/Kabel, eine Abdeckung und dergleichen, angebracht sind, ist hierbei in vielen Fällen bekannt. Zum Beispiel ist es auch möglich, das Modell des Roboters, an dem Drähte/Kabel, Zubehörteile und dergleichen nicht angebracht sind, als das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell zu verwenden. Es ist auch möglich, ein Modell des Roboters, bei dem eine den Drähten/Kabeln und Zubehörteilen entsprechende Masse an einer vorgegebenen Stelle hinzugefügt wird, als das Schwingungsberechnungsmodell zu verwenden. Auch in diesem Fall können die Schwingungsdaten des Endeffektors alleine und die Schwingungsdaten des Roboters alleine berechnet werden. Mit anderen Worten, indem die Schwingungsdaten des Endeffektors alleine und/oder die Schwingungsdaten des Roboters alleine verwendet werden, wird es ermöglicht, die Schwingungsreduzierung am Endeffektor effizient durchführen.
Bei dem ersten und zweiten Aspekt ist der Roboter vorzugsweise ausgestaltet, den vorgegebenen Betrieb auf der Grundlage eines in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramms durchzuführen, und die Steuereinheit ist ausgestaltet, ein Zurücksetzen des Betriebsprogramms oder ein Festlegen eines neuen Betriebsprogramms durchzuführen, indem zumindest eines von den Schwingungsdaten des Roboters und den Schwingungsdaten des Endeffektors verwendet wird.
In diesem Fall wird ein Zurücksetzen des Betriebsprogramms zum Verringern der Schwingungen des Endeffektors oder Festlegen eines neuen Betriebsprogramms, bei dem die Schwingung des Endeffektors klein ist, effizient durchgeführt.
Ein Schwingungsanalysator gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Speichereinheit, um ein Schwingungsberechnungsmodell eines Roboters und ein Schwingungsberechnungsmodell eines von dem Roboter getragenen Endeffektors zu speichern; und eine Steuereinheit, wobei der Roboter und der Endeffektor verschiedene Schwingungen verursachen, wenn eine Anordnung des Endeffektors an einer vorgegebenen Stelle in Abhängigkeit eines Betriebs des Roboters vor der Anordnung durchgeführt wird, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um eine Schwingungsberechnungsverarbeitung zum Berechnen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors für jede der verschiedenen Schwingungen durchzuführen, indem das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors und eine Betriebsprogramm-Einstellungsverarbeitung verwendet wird zum Festlegen oder Zurücksetzen eines Betriebsprogramms des Roboters zum Durchführen der Anordnung unter Verwendung von mindestens einer von einer Schwingung des Roboters und einer Schwingung des Endeffektors.
Bei dem dritten Aspekt werden das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors in der Speichereinheit gespeichert. Die Steuereinheit berechnet auch die Schwingungsdaten des Roboters und die Schwingungsdaten des Endeffektors auf der Grundlage der in dem Roboter und dem Endeffektor auftretenden Schwingungen, wenn die Anordnung an der vorgegebenen Stelle durchgeführt ist.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters ist hierbei bekannt. Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors ist auch bekannt. Daraus ergibt sich, dass die Schwingung des Roboters alleine und die Schwingung des Endeffektors alleine relativ genau berechnet werden können, indem die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung und dergleichen des abgelegenen Endes des Roboters vor der oben beschriebenen Anordnung, das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und das Modell des Endeffektors verwendet werden. Daraus ergibt sich, dass es ermöglicht wird, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor effizient durchzuführen.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Schwingungsanalyseverfahren zum Analysieren einer von einem Sensor tatsächlich gemessenen Schwingung eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters getragenen Endeffektors durch eine Steuereinheit bereit. Das Schwingungsanalyseverfahren umfasst Durchführen, durch die Steuereinheit, einer Trennverarbeitung zum Trennen der zu verringernden Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, in Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors unter Verwendung eines in einer Speichereinheit gespeicherten Schwingungsberechnungsmodells des Roboters.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Schwingungsanalyseverfahren zum Analysieren einer durch einen Sensor, der die Schwingung misst, tatsächlich gemessenen Schwingung eines Roboters durch eine Steuereinheit bereit, wobei der Roboter mit einem Endeffektor versehen ist, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen, von der Steuereinheit, von Trennverarbeitung zum Erzielen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors durch Durchführen einer Berechnung auf der Grundlage der zu verringernden Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, unter Verwendung des in einer Speichereinheit gespeicherten Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Schwingungsanalyseverfahren zum Analysieren einer Schwingung des Roboters und des von dem Roboter getragenen Endeffektors durch eine Steuereinheit bereit, wobei der Roboter und der Endeffektor verschiedene Schwingungen verursachen, wenn eine Anordnung des Endeffektors an einer vorgegebenen Stelle in Abhängigkeit eines Betriebs des Roboters vor der Anordnung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen von einer Schwingungsberechnungsverarbeitung zum Berechnen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors für jede der verschiedenen Schwingungen durch die Steuereinheit, indem ein Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und ein Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet wird, und Durchführen von einer Betriebsprogramm-Einstellungsverarbeitung zum Festlegen oder Zurücksetzen eines Betriebsprogramms des Roboters zum Durchführen der Anordnung unter Verwendung von mindestens den Schwingungsdaten des Roboters und/oder den Schwingungsdaten des Endeffektors durch die Steuereinheit.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, Schwingungen eines mit einem Endeffektor ausgerüsteten Roboters, der an einem tatsächlichen Installationsort montiert ist, effizient zu verringern.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsdiagramm eines Schwingungsanalysators gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm einer Steuereinheit des Schwingungsanalysators gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist ein funktionelles Blockdiagramm des Schwingungsanalysators gemäß der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Ablaufsteuerung der Steuereinheit des Schwingungsanalysators gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Schwingungsanalysators gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Flussdiagramm, das die Ablaufsteuerung einer Steuereinheit des Schwingungsanalysators gemäß der zweiten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm eines Schwingungsanalysators gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Flussdiagramm, das die Ablaufsteuerung einer Steuereinheit des Schwingungsanalysators gemäß der dritten Ausführungsform darstellt.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Schwingungsanalysator gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Der Schwingungsanalysator dieses Ausführungsbeispiels umfasst, wie es in 1 dargestellt ist, einen in der Nähe einer Arbeitseinheit 31 eines Endeffektors 30 vorgesehenen Beschleunigungssensor 40 und eine Steuereinheit 20, die ausgestaltet ist, von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingungen zu analysieren. Der Endeffektor 30 ist an einem abgelegenen Ende eines Roboterarms 10 angebracht. Mit anderen Worten wird der Endeffektor 30 von dem Roboter 10 getragen.
Der Beschleunigungssensor 40 ist ein Sensor, der zur Erfassung von Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 ausgelegt ist. Kreiselsensoren, Trägheitssensoren oder andere Sensoren können als ein Sensor dieser Art verwendet werden, der in der Nähe der Arbeitseinheit 31 vorgesehen ist. Auch kann ein Kraftsensor, der auf den Endeffektor 30 wirkende Trägheitskraft erfasst, als ein Sensor dieser Art verwendet werden. Es ist auch möglich, ein Sichtsystem, das Schwingungen der Arbeitseinheit 31 visuell erfasst, als der Sensor dieser Art zu verwenden. Es ist auch möglich, einen Laser-Tracker, eine Bewegungsaufnahme usw. zu verwenden, die die Schwingungen der Arbeitseinheit 31 in einer berührungslosen Weise erfassen. Es sollte festgestellt werden, dass die Arbeitseinheit 31 ein Abschnitt ist, der mit einem nicht gezeigten Werkstück in Kontakt gebracht oder in dessen Nähe platziert wird, um an dem Werkstück eine vorgegebene Bearbeitung durchzuführen.
Der Roboter 10 umfasst einen Arm 10a als eine bewegliche Einheit. Der Arm 10a weist eine Mehrzahl von Armelementen und eine Mehrzahl von Gelenken auf. Der Arm 10a umfasst auch eine Mehrzahl von Servomotoren 11, die jeweils ausgestaltet sind, ein entsprechendes Gelenk anzutreiben (siehe 2). Verschiedene Servomotoren, wie beispielsweise Drehmotor und Linearmotor, können als der Servomotor 11 verwendet werden. Die Servomotoren 11 weisen jeweils eine Betriebsposition-Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Betriebsposition des Servomotors 11 und dessen Betriebsgeschwindigkeit auf. Die Betriebsposition-Erfassungseinrichtung ist zum Beispiel ein Impulsgeber. Erfasste Werte, die von der Betätigungsposition-Erfassungseinrichtung erfasst worden sind, werden an die Steuereinheit 20 übertragen.
Bekannte Endeffektoren können als der Endeffektor 30 verwendet werden. Der Endeffektor 30 kann zum Beispiel eine Servozange zum Schweißen, eine Hand und verschiedene Arten von Bearbeitungswerkzeugen sein. Der Endeffektor 30 kann irgendein anderes Werkzeug sein, das dafür eingerichtet ist, eine vorgegebene Aufgabe an dem Werkstück, einer Maschine und dergleichen durchzuführen.
Während der Beschleunigungssensor 40 in der Nähe der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 in dieser Ausführungsform vorgesehen ist, kann der Beschleunigungssensor 40 an einem beliebigen anderen Abschnitt des Endeffektors 30 vorgesehen werden.
Die Steuereinheit 20 umfasst, wie es in 2 gezeigt ist, eine Steuerung 21, die einen Prozessor und dergleichen aufweist; eine Anzeigeeinrichtung 22; eine Speichereinheit 23, die einen nichtflüchtigen Speicher, einen ROM, einen RAM und dergleichen aufweist; eine Eingabeeinrichtung 24, die eine Tastatur, ein Touchpanel, ein Bedienfeld und dergleichen umfassen kann; und eine Übertragungs- und Empfangseinheit 25 zum Übertragen und Empfangen von Signalen. Die Eingabeeinrichtung 24 und die Übertragungs- und Empfangseinheit 25 fungieren als eine Eingabeeinheit.
Bei dieser Ausführungsform ist die Steuereinheit 20 eine Roboter-Steuereinheit, die ausgestaltet ist, den Betrieb des Roboters 10 zu steuern. Die Steuereinheit 20 ist innerhalb der Roboter-Steuereinheit vorgesehen und kann eine Steuereinheit mit den oben beschriebenen Merkmalen sein. Die Steuereinheit 20 kann auch eine Einlerneinrichtung sein, die an einem von dem des Roboters 10 verschiedenen Ort vorgesehen ist, um ein Betriebsprogramm für den Roboter 10 zu bilden, oder kann eine Simulationseinrichtung sein, die die Schwingung des Roboters 10 zu analysieren vermag. Wenn die Steuereinheit 20 eine Einlerneinrichtung oder Simulationseinrichtung ist, dann können die folgenden Schritt S1-2 nicht von der Steuereinheit 20 sondern von der Roboter-Steuereinheit durchgeführt werden.
Ein Systemprogramm 23a ist in der Speichereinheit 23 gespeichert. Das Systemprogramm 23a ist für die Ausführung der grundlegenden Funktionen des Schwingungsanalysators verantwortlich. Ein Schwingungsanalyseprogramm 23b ist auch in der Speichereinheit 23 gespeichert. Ein Schwingungssimulationsmodell 23C, ein Betriebsprogramm 23d für den Roboter 10 und ein Betriebsfestlegungsprogramm 23e zur Ausführung von Festlegen und Zurücksetzen des Betriebsprogramms 23d sind auch in der Speichereinheit 23 gespeichert. Das Betriebsprogramm 23d stellt einen Satz von Steuerbefehlen dar, um den Roboter 10 zum Arbeiten zu veranlassen, wenn eine vorgegebene Aufgabe unter Verwendung des Endeffektors 30 durchzuführen ist.
Bei dieser Ausführungsform überträgt die Steuerung 21 Steuerbefehle an die Servosteuerungen 11 a (siehe 2) der Servomotoren 11 auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d. Daraus ergibt sich, dass der Roboter 10 die Position und Ausrichtung des Endeffektors 30 gemäß dem Betriebsprogramm 23d ändert, um eine vorgegebene Aufgabe oder Aufgaben durchzuführen.
Das Schwingungssimulationsmodell 23c umfasst ein Modell für ein Werkstück; ein vorläufig festgelegtes Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 zum Durchführen einer vorgegebenen Aufgabe an dem Werkstück; und ein Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10, der mit dem an dessen abgelegenen Ende angebrachten Endeffektor 10 ausgerüstet ist. Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 ist ein Modell zur Berechnung der Schwingung des Roboters 10, und das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist ein Modell zur Berechnung der Schwingung des Endeffektors 30.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 ist ein Modell, das die Steifigkeit der einzelnen Teile des Roboters 10, deren Masse, deren träge Masse usw. umfasst. Das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist ein Modell, das die vorläufig spezifizierte Steifigkeit der einzelnen Teile des Endeffektors 30, vorläufig spezifizierte Masse des Endeffektors 30, vorläufig spezifizierte träge Masse des Endeffektors 30 usw. umfasst. Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und des Endeffektors 30 können ein vereinfachtes Modell sein.
Bei dieser Ausführungsform ist das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 im Schwingungssimulationsmodell 23c im Wesentlichen konsistent mit dem tatsächlichen Roboter 10. Mit anderen Worten ist das Modell des Roboters 10 bekannt. Währenddessen ist das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in dem Schwingungssimulationsmodell 23c nicht vollständig konsistent mit dem tatsächlichen Endeffektor 30.
Zum Beispiel tritt der oben beschriebene Zustand ein, wenn ein Roboterhersteller den Roboter 10 ausliefert und ein Hersteller den Endeffektor 30 an den Roboter 10 montiert. Insbesondere die Spezifikationen des Endeffektors 30, an dem Endeffektor 30 angebrachte Drähte und Kabel usw. können in Abhängigkeit von dem herzustellenden Produkt variieren. Daraus ergibt sich, dass es einen Fall geben kann, bei dem das Schwingungssimulationsmodell 23c kein Schwingungsberechnungsmodell aufweist, das mit dem tatsächlichen Endeffektor 30 vollständig konsistent ist.
In dem oben beschriebenen Zustand führt die Steuerung 21 das folgende Verfahren auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b, des Betriebsprogramms 23d und des Betriebsfestlegungsprogramms 23e durch, um die Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu reduzieren. Das folgende Verfahren wird in dem Flussdiagramm von 4 dargestellt. Das funktionelle Blockdiagramm, das dem folgenden Verfahren entspricht, ist in 3 dargestellt.
Zunächst, wenn die Steuerung 21 ein Startsignal empfangen hat, das unter Verwendung der Eingabeeinheit 24, der Übertragungs- und Empfangseinheit 25 oder dergleichen eingegeben wurde (Schritt S1-1), überträgt die Steuerung 21 dann Steuerbefehle auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d an die Servosteuerungen 11a (Schritt S1-2). Daraus ergibt sich, dass der Roboter 10 auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d arbeitet. An diesem Punkt wird die Regelung unter Verwendung der erfassten Werte der Betriebsposition-Erfassungseinrichtungen der einzelnen Servomotoren 11 in gleicher oder ähnlicher Weise wie bei der bekannten Robotersteuerung durchgeführt, und zusätzlich wird auch die Regelung unter Verwendung von Stromwerten von den einzelnen Servosteuerungen 11a durchgeführt. Die folgenden Erläuterungen werden in Bezug auf eine vorgegebene Tätigkeit von den auf dem Betriebsprogramm 23d des Roboters 10 basierenden Tätigkeiten bereitgestellt, jedoch wird das gleiche oder ähnliche Verfahren für die anderen Tätigkeiten durchgeführt.
Die vorgegebene Tätigkeit ist eine Tätigkeit, bei der zum Beispiel der Endeffektor 30 in Richtung auf einen vorgegebenen Ort oder in eine vorgegebene Ausrichtung zu bewegen ist und der Endeffektor 30 wird veranlasst, den vorgegebenen Ort und die vorgegebene Ausrichtung zu erreichen. Es ist möglich, dass der Roboter 10 und der Endeffektor 30 schwingen, wenn der Endeffektors 30 auf diese Weise angeordnet wird.
Die Steuerung 21 trennt die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung, wenn die oben beschriebene Anordnung durchgeführt worden ist, wobei die Trennung auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b durchgeführt wird (Schritt S1-3). Insbesondere trennt die Steuerung 21 die von dem Beschleunigungssensor 40 gemessene tatsächliche Schwingung in Schwingungsdaten des Roboters 10 und Schwingungsdaten des Endeffektors 30 unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10. Die oben genannte Verarbeitung entspricht der Vorverarbeitung in 3.
Die Schwingungsdaten des Roboters 10 umfassen zum Beispiel Ausrichtung, Frequenz, Amplitude, Beschleunigung usw. der Hauptschwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10. Falls die Hauptschwingung Schwingungen in mehreren Ausrichtungen umfasst, dann enthalten die Schwingungsdaten des Roboters 10 Informationsstücke, wie beispielsweise Frequenz, Amplitude, Beschleunigung usw., für jede der Schwingungen in den verschiedenen Ausrichtungen. Die Schwingungsdaten des Roboters 10 können Daten sein, die Information, wie beispielsweise Ausrichtung, Frequenz, Amplitude, Beschleunigung, usw., der Hauptschwingung eines anderen Teils des Roboters 10 umfassen.
Die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 umfassen zum Beispiel Ausrichtung, Frequenz, Amplitude, Beschleunigung usw. der Hauptschwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30. Falls die Hauptschwingung Schwingungen in mehreren Ausrichtungen umfasst, dann umfassen die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 Informationsstücke, wie beispielsweise Frequenz, Amplitude, Beschleunigung usw., für jede der Schwingungen in den verschiedenen Ausrichtungen. Die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 können Daten sein, die Information, wie beispielsweise Ausrichtung, Frequenz, Amplitude, Beschleunigung usw., der Hauptschwingung eines anderen Teils des Endeffektors 30 umfassen.
Da der Roboter 10 auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d arbeitet, ist die vorgegebene Tätigkeit des Roboters 10 bekannt. Mit anderen Worten sind Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung bekannt. Die hierin beschriebene Anordnung bezieht sich darauf, den Endeffektor 30 in den oben beschriebenen vorgegebenen Ort und Ausrichtung zu bringen. Auch die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. von anderen Teilen des Roboters 10 sind vor der oben beschriebenen Anordnung bekannt. Diese Bewegungsrichtungen, Bewegungsgeschwindigkeiten, Bewegungsbeschleunigungen, Stellung und dergleichen geben die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung an, d.h. den Betrieb des Roboters 10, der die zu verringernde Schwingung verursacht. Somit kann die Steuerung 21 die Ausrichtung, Amplitude, Beschleunigung, Frequenz usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 berechnen, an dem der Endeffektor 30 nicht angebracht ist in Hinsicht auf den Zeitpunkt, zu dem die oben beschriebene Anordnung gemacht wurde.
In vielen Fällen sind die Masse und die träge Masse des Roboters 10 hinreichend größer als die Masse und die träge Masse des Endeffektors 30. Daher kann als ein Beispiel die Steuerung 21 die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung als Schwingung des Endeffektors 30 handhaben, die durch die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10, an dem der Endeffektor 30 nicht angebracht ist, verursacht wird. Mit anderen Worten werden die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10 durch Berechnung bestimmt und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30, der an dem abgelegenen Ende des Roboters angebracht wird, wird durch die Berechnung bestimmt.
Als ein weiteres Beispiel können in einem Zustand, in dem eine Masse, eine träge Masse und dergleichen, die dem Endeffektor 30 entsprechen, für das abgelegene Ende des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10 spezifiziert sind, dann die Ausrichtung, die Amplitude, Beschleunigung, Frequenz usw. der Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 in Bezug auf den Zeitpunkt berechnet werden, zu dem die oben beschriebene Anordnung gemacht wurde. Auch in diesem Fall kann die Steuerung 21 die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung als Schwingung des Endeffektors 30 betrachten, die durch die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 verursacht wird. Mit anderen Worten werden die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10 durch Berechnung bestimmt und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30, der an dem abgelegenen Ende des Roboters 10 angebracht ist, wird durch die Berechnung bestimmt.
In noch einem weiteren Beispiel ist es möglich, ein Modell auszulegen, in dem das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 an dem abgelegenen Ende des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10 angebracht ist. Das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 kann ein Schwingungsberechnungsmodell eines charakteristischen Endeffektors sein, dessen Frequenzgang bekannt ist. In diesem Fall kann die Steuerung 21 die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung als die Schwingung des vorläufig festgelegten Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors 30 betrachten, der an das abgelegene Ende des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10 angebracht ist. Mit anderen Worten werden die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10 durch Berechnung ermittelt, und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30, der an dem abgelegenen Ende des Roboters 10 angebracht ist, werden durch die Berechnung ermittelt.
Die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 können auch unter Verwendung der Kombination der oben beschriebenen spezifischen Berechnungsverfahren für die oben beschriebene Trennung der Schwingungen ermittelt werden.
Anschließend ermittelt die Steuerung 21 den Betrieb des Roboters 10 zum Verringern der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen Anordnung auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b (Schritt S1-4). Wenn der Schritt S1-4 durchgeführt wird, verwendet die Steuerung 21 die oben beschriebenen Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30. Es sollte festgestellt werden, dass, wenn der Schritt S1-4 durchgeführt wird, die Steuerung 21 nur die Schwingungsdaten des Roboters 10 verwendet kann oder nur die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 verwenden kann.
In einem einfachen Beispiel ist die Ausrichtung der Schwingung des abgelegenen Endes des Roboterarms 10 mit der Ausrichtung der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 konsistent. In diesem Fall, wenn der Betrieb, bei dem die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 verschwindet, durchgeführt wird, ist es wahrscheinlich, dass Schwingungen der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 verringert werden oder verschwinden. Ein Beispiel für den Betrieb, bei dem die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 verschwindet, ist ein Betrieb, der das abgelegene Ende des Roboterarms 10 dazu veranlasst, sich in die vorgegebene Anordnungsposition zu bewegen unter Verwendung der Zeitwahl, Geschwindigkeit usw. zu dem Zeitpunkt, zu dem das abgelegene Ende des Roboterarms 10 unmittelbar vor der vorgegebenen Anordnungsposition augenblicklich gestoppt oder verzögert wird, und die in dem abgelegenen Ende des Roboterarms 10 auftretende Schwingung wird durch das Stoppen oder die Verzögerung verschoben.
In einem komplexen Beispiel ist die Ausrichtung der Schwingung des abgelegenen Endes des Roboterarms 10 von der Ausrichtung der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 verschieden. Die Frequenz usw. der Schwingung des abgelegenen Endes des Roboterarms 10 kann von der Frequenz usw. der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 verschieden sein. In diesen Fällen wird das abgelegene Ende des Roboters 10 zu der vorgegebenen Anordnungsposition bewegt unter Verwendung der Zeitwahl, Geschwindigkeit usw. zu dem Zeitpunkt, zu dem das abgelegene Ende des Roboters 10 unmittelbar vor der vorgegebenen Anordnungsposition augenblicklich gestoppt oder verzögert wird, und die in der Arbeitseinheit des Endeffektors 30 auftretende Schwingung wird durch das Stoppen oder die Verzögerung verschoben. Eine bekannte PID-Steuerung kann verwendet werden, um die in der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 auftretende Schwingung zu verringern.
Anschließend erzeugt die Steuerung 21 einen Steuerbefehl, der den Roboter 10 dazu veranlasst, den in dem Schritt S1-4 spezifizierten Betrieb auf der Grundlage des Betriebsfestlegungsprogramms 23e durchzuführen (Schritt S1-5), und legt das Betriebsprogramm 23d unter Verwendung des Steuerbefehls, der erzeugt worden ist, neu fest (Schritt S1-6). Es sollte festgestellt werden, dass die Steuerung 21 ein neues Betriebsprogramm in dem Schritt S1-6 konfigurieren kann.
Anschließend wiederholt die Steuerung 21 die Schritte S1-2 bis S1-6, bis der erfasste Wert, der von dem Beschleunigungssensor 40 erfasst wurde, niedriger als der Referenzwert wird (Schritt S1-7).
In dem oben beschriebenen Beispiel entspricht die Verarbeitung bei den Schritten S1-4 bis S1-6 der lernenden Steuerung in 3.
Es sollte festgestellt werden, dass mehrere Betriebsprogramme, die verschiedene Tätigkeiten des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung bewirken, in der Speichereinheit 23 gespeichert sein können. Mit anderen Worten veranlassen die mehreren Betriebsprogramme den Roboter 10 vor der oben beschriebenen Anordnung, von einander verschiedenen Tätigkeiten durchzuführen. In diesem Fall überspringt die Steuerung 21 den Schritt S1-4 und verwendet die mehreren Betriebsprogramme in dem Schritt S1-2 der Reihe nach, wenn die Schritte S1-2 bis S1-6 wiederholt werden.
Zusätzlich trennt die Steuerung 21 verschiedene, von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingungen von einander in dem Schritt S1-3. In Schritt S1-5 kann die Steuerung 21 auch eine Tendenz aus verschiedenen Teilen von Schwingungsdaten des Roboters 10 und den verschiedenen Teilen von Schwingungsdaten des Endeffektors 30 erzielen, die durch Schritt S1-3 erzielt worden sind, und kann den Betrieb des Roboters 10 zum Verringern der Vibration der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen Anordnung ermitteln. An diesem Punkt kann die Steuerung 21 nur die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Roboters 10 oder nur die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Endeffektors 30 verwenden.
Wie es oben beschrieben wurde, wird bei dieser Ausführungsform das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 in der Speichereinheit 23 gespeichert. Die Steuerung 21 trennt auch die von dem Beschleunigungssensor 40 gemessene tatsächliche Schwingung des Endeffektors 30 in die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10. Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist hier in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10.
Zum Beispiel kann als das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ein Masse-Feder-Modell mit einer Feder und einer Masse verwendet werden. Die Feder kann eine Federkonstante in drei axialen Richtungen und eine Federkonstante um drei Achsen herum aufweisen. Die Feder kann einen vorgegebenen Dämpfungskoeffizienten aufweisen. Wie es oben beschrieben wurde, wird es, da das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 ist, ermöglicht, Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor 30 effizient durchzuführen als Folge davon, dass die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 alleine unter Verwendung der oben beschriebenen Trennung erzielt werden.
Bei dieser Ausführungsform berechnet die Steuerung 21 auch die an dem abgelegenen Ende des Roboters 10 auftretende Schwingung, indem der die zu verringernde Vibration verursachende Betrieb des Roboters 10 und das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 verwendet werden, und führt die oben beschriebene Trennverarbeitung unter Verwendung der Schwingung durch, die berechnet worden ist. An diesem Punkt kann auch das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 in einem Zustand verwendet werden, in dem eine Masse, eine träge Masse und dergleichen, die dem Endeffektor 30 entsprechen, für das abgelegene Ende davon spezifiziert sind. In diesem Fall können die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 alleine erzielt werden unter Verwendung des Schwingungszustands des abgelegenen Endes des Roboters 10. Die auf diese Weise erzielten Schwingungsdaten des Endeffektors 30 sind nützlich bei der effizienten Durchführung der Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor 30.
Bei einem anderen Beispiel dieser Ausführungsform verwendet die Steuerung 21 den die zu verringernde Schwingung verursachenden Betrieb des Roboters 10, das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 und trennt die zu verringernde Schwingung, die von dem Beschleunigungssensor 40 gemessen wurde, in die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30. Auch in diesem Fall können die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 alleine und die Schwingungsdaten des Roboters 10 alleine erzielt werden. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor 20 effizient durchzuführen, indem die Schwingungsdaten des Endeffektors alleine und/oder die Schwingungsdaten des Roboters 10 alleine verwendet werden.
Auch bei dieser Ausführungsform verwendet die Steuerung 21 zumindest die Schwingungsdaten des Roboters 10 oder die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 und führt das Zurücksetzen des Betriebsprogramms 23d oder das Festlegen eines neuen Betriebsprogramms durch. Daraus ergibt sich, dass das Zurücksetzen des Betriebsprogramms zum Verringern der Schwingungen des Endeffektors 30 oder das Festlegen eines neuen Betriebsprogramms mit geringer Schwingung des Endeffektors effizient durchgeführt wird.
Der Schwingungsanalysator gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Bei der zweiten Ausführungsform sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen oder ähnlichen Elementen wie jenen bei der ersten Ausführungsform zugeordnet und die Erläuterungen für die gleichen oder ähnlichen Elemente und Vorgänge wie jene bei der ersten Ausführungsform werden nicht wiederholt. Auch die zweite Ausführungsform kann in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform modifiziert werden. Es ist zum Beispiel möglich, den Beschleunigungssensor 40 durch einen anderen Sensor, wie beispielsweise ein Sichtsystem, zu ersetzen und die Steuereinheit 20 durch eine Simulationseinrichtung oder dergleichen zu ersetzen.
Während der Beschleunigungssensor 40 bei der ersten Ausführungsform an dem Endeffektor 30 angebracht ist, ist der Beschleunigungssensor 40 bei der zweiten Ausführungsform ausgestaltet, die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 zu messen, wie es in 5 dargestellt ist. Der Beschleunigungssensor 40 ist zum Beispiel an dem abgelegenen Ende des Roboterarms 10 angebracht. Auch bei der zweiten Ausführungsform weist das Schwingungssimulationsmodell 23c das Modell eines Werkstücks, das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 zum Durchführen einer vorgegebenen Aufgabe an dem Werkstück und das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 auf, an dem der Endeffektor an dessen abgelegenen Ende angebracht ist.
Das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 ist ein Modell, das vorläufig spezifizierte Steifigkeit, vorläufig spezifizierte Masse, vorläufig spezifizierte träge Masse usw. der einzelnen Abschnitte des Roboters 10 enthält. Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist ein Modell, das Steifigkeit, Masse, träge Masse usw. der einzelnen Abschnitte des Endeffektors 30 enthält. Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und des Endeffektors 30 kann ein vereinfachtes Modell sein.
Bei der zweiten Ausführungsform ist das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in dem Schwingungssimulationsmodell 23c im Wesentlichen konsistent mit dem tatsächlichen Endeffektor 30. Mit anderen Worten ist das Modell des Endeffektors 30 bekannt. Währenddessen ist das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 in dem Schwingungssimulationsmodell 23c nicht vollständig konsistent mit dem tatsächlich installierten Roboter 10.
Der oben beschriebene Zustand ergibt sich zum Beispiel, wenn ein Roboterhersteller den Roboter 10 ausliefert und ein Hersteller den Roboter 10 installiert. Insbesondere ergibt sich der vorstehend beschriebene Zustand in einem Fall, bei dem verschiedene Drähte oder Kabel von einer äußeren Umfangsfläche eines Arms 10a des Roboters 10 gehalten werden, einem Fall, bei dem verschiedene Drähte und/oder Kabel innerhalb des Arms 10a des Roboters 10 gehalten werden, einem Fall, bei dem eine Abdeckung als Staubschutz, Schmutzschutz, Explosionsschutz oder dergleichen an dem Roboter 10 angebracht ist oder beliebigen anderen relevanten Fällen. Die Spezifikationen des Zubehörs des Roboters 10, der an dem Roboter 10 angebrachten Drähte und Kabel und dergleichen variieren in Abhängigkeit von dem herzustellenden Produkt. Daraus ergibt sich, dass es einen Fall geben kann, bei dem das Schwingungssimulationsmodell 23c kein Schwingungsberechnungsmodell aufweist, das mit dem tatsächlichen montierten Roboter 10 vollständig konsistent ist.
In dem oben beschriebenen Zustand führt die Steuerung 21 das folgende Verfahren auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b, des Betriebsprogramms 23d und des Betriebsfestlegungsprogramms 23e durch, um die Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu verringern. Das folgende Verfahren wird in dem Flussdiagramm von 6 dargestellt.
Zunächst, wenn die Steuerung 21 ein Startsignal empfangen hat, das unter Verwendung der Eingabeeinheit 24, der Übertragungs- und Empfangseinheit 25 oder dergleichen eingegeben wurde (Schritt S2-1), überträgt die Steuerung 21 dann Steuerbefehle gemäß dem Betriebsprogramm 23d an die Servosteuerungen 11 a (Schritt S2-2). Daraus ergibt sich, dass der Roboter 10 auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d arbeitet. Obwohl die folgenden Erläuterungen in Bezug auf eine vorgegebene Tätigkeit von den auf dem Betriebsprogramm 23d des Roboters 10 basierenden Tätigkeiten bereitgestellt werden, wird das gleiche oder ähnliche Verfahren für die anderen Tätigkeiten durchgeführt.
Die vorgegebene Tätigkeit ist eine Tätigkeit, bei der zum Beispiel der Endeffektor 30 in Richtung auf einen vorgegebenen Ort und in eine vorgegebene Ausrichtung zu bewegen ist, und der Endeffektor 30 wird veranlasst, den vorgegebenen Ort und die vorgegebene Ausrichtung zu erreichen. Der Roboter 10 und der Endeffektor 30 schwingen, wenn der Endeffektor 30 auf diese Weise angeordnet wird.
Die Steuerung 21 führt eine Trennverarbeitung der von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessenen Schwingung durch, wenn die oben beschriebene Anordnung durchgeführt worden ist, wobei die Trennung auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b durchgeführt wird (Schritt S2-3). Insbesondere berechnet die Steuerung spezifische Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 auf der Grundlage der von dem Beschleunigungssensor tatsächlich gemessenen Schwingung unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors 30.
Da der Roboter 10 hier auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d arbeitet, ist die vorgegebene Tätigkeit des Roboters 10 bekannt. Mit anderen Worten sind die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung bekannt. Die Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit, Bewegungsbeschleunigung, Stellung usw. geben die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung an, d.h. den Betrieb des Roboters 10, der die zu verringernde Schwingung verursacht. Somit kann die Steuerung 21 in Bezug auf den Zeitpunkt, zu dem die oben beschriebene Anordnung gemacht wurde, die Ausrichtung, Amplitude, Beschleunigung, Frequenz usw. der Schwingung der Arbeitseinheit 31 und dergleichen des Endeffektors 30 auf der Grundlage der Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung berechnen.
Hier kann die tatsächlich von dem Beschleunigungssensor 40 gemessene Schwingung als Schwingung gehandhabt werden, die durch die Schwingung des Endeffektors 30 und die Schwingung des Roboters 10, die durch die oben beschriebene Berechnung ermittelt wurden, beeinflusst wird. Mit anderen Worten kann die tatsächlich von dem Beschleunigungssensor 40 gemessene Schwingung nicht als die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10, an dem der Endeffektor 30 nicht angebracht ist, sondern als die Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 gehandhabt werden, die durch die Schwingung des Endeffektors 30 verändert worden ist. Daraus ergibt sich, dass die Schwingungseingabe, die von dem Endeffektor 30 auf das abgelegene Ende des Roboters 10 wirkt, während die Schwingung auftritt, unter Verwendung der Schwingungsdaten des Endeffektors 30 bestimmt werden kann. Mit anderen Worten werden die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10, an dem der Endeffektor 30 nicht angebracht ist, und dergleichen durch die Berechnung ermittelt. Die Schwingungsdaten können als die oben beschriebenen Schwingungsdaten des Roboters 10 verwendet werden.
Als ein weiteres Beispiel ist es möglich, ein Modell auszulegen, in dem das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 an dem abgelegenen Ende des vorläufig festgelegten Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10 angebracht ist. In diesem Fall kann die Steuerung 21 die von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingung als die Schwingung des Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors 30 handhaben, der an dem abgelegenen Ende des vorläufig festgelegten Schwingungsberechnungsmodells des Roboters 10 angebracht ist. Mit anderen Worten werden die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10, an dem der Endeffektor 30 nicht angebracht ist, und dergleichen durch die Berechnung ermittelt. Die Schwingungsdaten können als die oben beschriebenen Schwingungsdaten des Roboters 10 verwendet werden. Auch die Schwingungsdaten des an dem abgelegenen Ende des Roboterarms angebrachten Endeffektors 30 können durch die Berechnung ermittelt werden.
Die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 können auch unter Verwendung der Kombination der oben beschriebenen spezifischen Berechnungsverfahren für die oben beschriebene Trennung ermittelt werden.
Anschließend ermittelt die Steuerung 21 den Betrieb des Roboters 10 zum Verringern der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen Anordnung auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b (Schritt S2-4). Wenn der Schritt S2-4 durchgeführt wird, verwendet die Steuerung 21 die oben beschriebenen Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30. Es sollte festgestellt werden, dass, wenn der Schritt S2-4 durchgeführt wird, die Steuerung 21 nur die Schwingungsdaten des Roboters 10 verwenden kann oder nur die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 verwenden kann.
Anschließend erzeugt die Steuerung 21 einen Steuerbefehl, der den Roboter 10 dazu veranlasst, um den in dem Schritt S2-4 spezifizierten Betrieb auf der Grundlage des Betriebsfestlegungsprogramms 23e durchzuführen (Schritt S2-5), und setzt das Betriebsprogramm 23d unter Verwendung des Steuerbefehls, der erzeugt worden ist, zurück (Schritt S2-6). Es sollte festgestellt werden, dass die Steuerung 21 ein neues Betriebsprogramm in dem Schritt S2-6 konfigurieren kann.
Anschließend wiederholt die Steuerung 21 die Schritte S2-2 bis S2-6, bis der erfasste Wert, der von dem Beschleunigungssensor 40 erfasst wurde, niedriger als der Referenzwert wird (Schritt S2-7).
In dem oben beschriebenen Beispiel entspricht die Verarbeitung in den Schritten S2-4 bis S2-6 der lernenden Steuerung in 3.
Es sollte festgestellt werden, dass mehrere Betriebsprogramme, die verschiedene Tätigkeiten des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung bewirken, in der Speichereinheit 23 gespeichert sein können. Mit anderen Worten veranlassen die mehreren Betriebsprogramme den Roboter 10 vor der oben beschriebenen Anordnung, von einander verschiedene Tätigkeiten durchzuführen. In diesem Fall überspringt die Steuerung 21 den Schritt S2-4 und verwendet die mehreren Betriebsprogramme in dem Schritt S2-2 der Reihe nach, wenn die Schritte S2-2 bis S2-6 wiederholt werden.
Zusätzlich trennt die Steuerung 21 im Schritt S2-3 verschiedene, von dem Beschleunigungssensor 40 tatsächlich gemessene Schwingungen von einander. In Schritt S2-5 kann die Steuerung 21 auch eine Tendenz aus verschiedenen Teilen von Schwingungsdaten des Roboters 10 und den verschiedenen Teilen von Schwingungsdaten des Endeffektors 30 erzielen, die in dem Schritt S2-3 erzielt werden, und kann den Betrieb des Roboters 10 zum Verringern der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen Anordnung ermitteln. An diesem Punkt kann die Steuerung 21 nur die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Roboters 10 oder nur die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Endeffektors 30 verwenden.
Wie es oben beschrieben wurde, wird bei der zweiten Ausführungsform das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in der Speichereinheit 23 gespeichert. Die Steuerung 21 errechnet auch Schwingungsdaten des Roboters 10 und Schwingungsdaten des Endeffektors 30 auf der Grundlage der tatsächlichen Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10, die von dem Beschleunigungssensor 40 gemessen worden ist, und unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors 30.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist hierbei bekannt. Daraus ergibt sich, dass die Schwingung des Endeffektors 30 alleine relativ genau berechnet werden kann, indem die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 verwendet werden. Daraus ergibt sich zum Beispiel, dass die Schwingungsdaten des Roboters 10 in einem Zustand, in dem der Endeffektor 30 nicht daran angebracht ist, auch relativ genau durch die oben beschriebene Trennung berechnet werden können. Daraus ergibt sich, dass es ermöglicht wird, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor effizient durchzuführen.
Auch bei der zweiten Ausführungsform verwendet die Steuerung 21 den die zu verringernde Schwingung verursachenden Betrieb des Roboters 10 und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30, um die in dem Endeffektor 30 auftretende Schwingung zu berechnen und führt die oben beschriebene Trennung unter Verwendung der Schwingung durch, die berechnet worden ist.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10. Daraus ergibt sich, dass die Schwingung des Endeffektors 30 alleine relativ genau berechnet werden kann, indem die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 verwendet werden.
Zum Beispiel kann als das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ein Masse-Feder-Modell mit einer Feder und einer Masse verwendet werden. Die Feder kann eine Federkonstante in drei axialen Richtungen und eine Federkonstante um drei Achsen herum aufweisen. Die Feder kann einen vorgegebenen Dämpfungskoeffizienten aufweisen. Wie oben beschrieben wurde, ist das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in vielen Fällen einfacher als das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10. Daraus ergibt sich, dass die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 alleine unter Verwendung der oben beschriebenen Trennung erzielt werden, woraus sich ergibt, dass die Schwingungsdaten des Roboters 10 alleine relativ genau berechnet werden können. Daraus ergibt sich, dass es ermöglicht wird, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor 30 effizient durchzuführen.
Bei einem anderen Beispiel der zweiten Ausführungsform erzielt die Steuerung 21 die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 durch die Berechnung von der zu verringernden, von dem Beschleunigungssensor 40 gemessenen Schwingung, indem der die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters, das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 verwendet werden.
Das Modell des Roboters 10, an dem keine Zubehörteile, wie beispielsweise Drähte/Kabel, eine Abdeckung und dergleichen, angebracht sind, ist hierbei in vielen Fällen bekannt. Zum Beispiel ist es auch möglich, das Modell des Roboters 10, an dem Drähte/Kabel, Zubehörteile und dergleichen nicht angebracht sind, als das vorläufig festgelegte Schwingungsberechnungsmodell zu verwenden. Es ist möglich, ein Modell des Roboters 10, bei dem eine den Drähten/Kabeln und Zubehörteilen entsprechende Masse an einer vorgegebenen Stelle hinzugefügt wird, als das Schwingungsberechnungsmodell zu verwenden. Auch in diesem Fall können die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 alleine und die Schwingungsdaten des Roboters 10 alleine berechnet werden. Mit anderen Worten wird es ermöglicht, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor 30 effizient durchzuführen, indem die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 alleine und/oder die Schwingungsdaten des Roboters 10 alleine verwendet werden.
Auch bei der zweiten Ausführungsform verwendet die Steuerung 21 zumindest die Schwingungsdaten des Roboters 10 oder die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 und führt das Zurücksetzen des Betriebsprogramms 23d oder das Festlegen eines neuen Betriebsprogramms durch. Daraus ergibt sich, dass das Zurücksetzen des Betriebsprogramms zum Verringern der Schwingungen des Endeffektors 30 oder das Festlegen eines neuen Betriebsprogramms mit geringer Schwingung des Endeffektors 30 effizient durchgeführt wird.
Der Schwingungsanalysator gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Bei der dritten Ausführungsform sind die gleichen Bezugszeichen den gleichen oder ähnlichen Elementen wie jenen bei der ersten Ausführungsform zugeordnet und die Erläuterungen für die gleichen oder ähnlichen Elemente und Vorgänge wie jene bei der ersten Ausführungsform werden nicht wiederholt. Auch die dritte Ausführungsform kann in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform modifiziert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Steuereinheit 20 durch eine Simulationseinrichtung oder dergleichen zu ersetzen.
Während der Beschleunigungssensor 40 bei der ersten Ausführungsform verwendet wird, wird der Beschleunigungssensor 40 nicht bei der dritten Ausführungsform verwendet, wie es in 7 dargestellt ist. Auch bei der dritten Ausführungsform weist das Schwingungssimulationsmodell 23c das Modell eines Werkstücks, das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 zum Durchführen einer vorgegebenen Aufgabe an dem Werkstück und das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 auf, an dem der Endeffektor an dessen abgelegenen Ende angebracht ist.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 ist ein Modell, das Steifigkeit, Masse, träge Masse usw. der einzelnen Abschnitte des Roboters 10 enthält. Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist ein Modell, das Steifigkeit, Masse, träge Masse usw. der einzelnen Abschnitte des Endeffektors 30 enthält. Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und des Endeffektors 30 können ein vereinfachtes Modell sein.
Bei der dritten Ausführungsform ist das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 im Schwingungssimulationsmodell 23c im Wesentlichen konsistent mit dem tatsächlichen Roboter 10. Mit anderen Worten ist das Modell des Roboters 10 bekannt. Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 umfasst auch Parameter, die sich in Abhängigkeit von den Spezifikationen der Zubehörteile des Roboters 10, an dem Roboter 10 angebrachten Drähten und Kabeln und dergleichen ändern. Auch das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in dem Schwingungssimulationsmodell 23c ist im Wesentlichen konsistent mit dem tatsächlichen Endeffektor 30. Mit anderen Worten ist das Modell des Endeffektors 30 auch bekannt.
In dem oben beschriebenen Zustand führt die Steuerung 21 das folgende Verfahren auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b, des Betriebsprogramms 23d und des Betriebfestlegungsprogramms 23e durch, um die Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu verringern. Das folgende Verfahren wird in dem Flussdiagramm von 8 dargestellt.
Zunächst, wenn die Steuerung 21 ein Startsignal empfangen hat, das unter Verwendung der Eingabeeinheit 24, der Übertragungs- und Empfangseinheit 25 oder dergleichen eingegeben wurde (Schritt S3 -1), veranlasst die Steuerung 21 dann den Roboter 10, in dem Schwingungssimulationsmodell 23c auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d zu arbeiten (Schritt S3-2). Daraus ergibt sich, dass der Roboter 10 auf der Grundlage des Schwingungssimulationsmodells 23c arbeitet. Die folgenden Erläuterungen werden in Bezug auf eine vorgegebene Tätigkeit von den auf dem Betriebsprogramm 23d des Roboters 10 basierenden Tätigkeiten bereitgestellt, jedoch wird der gleiche oder ähnliche Vorgang für die anderen Tätigkeiten durchgeführt.
Die vorgegebenen Tätigkeit ist eine Tätigkeit, bei der zum Beispiel der Endeffektor 30 zu einem vorgegebenen Ort und in eine vorgegebene Ausrichtung bewegt wird, und der Endeffektor 30 veranlasst wird, den vorgegebenen Ort und die vorgegebene Ausrichtung zu erreichen. Der Roboter 10 und der Endeffektor 30 schwingen, wenn der Endeffektor 30 auf diese Weise angeordnet wird.
Die Steuereinheit 21 berechnet auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 10 von der Schwingung, die in dem Roboter 10 und dem Endeffektor 30 in dem Schwingungssimulationsmodell 23c auftritt, wenn die oben beschriebene Anordnung durchgeführt wird (Schritt S3-3; Schwingungsberechnungsverarbeitung). Insbesondere verwendet die Steuerung 21 das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30, um die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 zu ermitteln.
Da der Roboter 10 hier auf der Grundlage des Betriebsprogramms 23d arbeitet, ist die vorgegebene Tätigkeit des Roboters 10 bekannt. Mit anderen Worten sind die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung bekannt. Die Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit, Bewegungsbeschleunigung, Stellung usw. geben die Schwingung des Roboters 10 und des Endeffektors 30 an, d.h. den Betrieb des Roboters 10, der die zu verringernde Schwingung verursacht.
Daraus ergibt sich, dass die Steuerung 21 die Ausrichtung, Amplitude, Beschleunigung, Frequenz, usw. der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 in Hinsicht auf den Zeitpunkt berechnet, zu dem die oben beschriebene Anordnung gemacht wurde. Die Steuerung 21 kann auch die Ausrichtung, Amplitude, Beschleunigung, Frequenz usw. der Schwingung des abgelegenen Endes des Roboters 10 in Hinsicht auf den Zeitpunkt berechnen, zu dem die oben beschriebene Anordnung gemacht wurde. Mit anderen Worten werden die Schwingungsdaten des abgelegenen Endes des Roboters 10 durch Berechnung ermittelt und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30, der an dem abgelegenen Ende des Roboters angebracht ist, werden durch die Berechnung ermittelt.
Anschließend ermittelt die Steuerung 21 den Betrieb des Roboters 10 zum Verringern der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen Anordnung auf der Grundlage des Schwingungsanalyseprogramms 23b (Schritt S3-4). Wenn der Schritt S3-4 durchgeführt wird, verwendet die Steuerung 21 die oben beschriebenen Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30. Es sollte festgestellt werden, dass, wenn der Schritt S3-4 durchgeführt wird, die Steuerung 21 nur die Schwingungsdaten des Roboters 10 verwenden kann oder nur die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 verwenden kann.
Anschließend erzeugt die Steuerung 21 auf der Grundlage des Betriebsfestlegungsprogramms 23e einen Steuerbefehl, der den Roboter 10 dazu veranlasst, den in dem Schritt S3-4 spezifizierten Betrieb durchzuführen (Schritt S5-5), und setzt das Betriebsprogramm 23d unter Verwendung des Steuerbefehls, der erzeugt worden ist, zurück (Schritt S3-6). Es sollte festgestellt werden, dass die Steuerung 21 ein neues Betriebsprogramm in dem Schritt S3-6 konfigurieren kann.
Anschließend wiederholt die Steuerung 21 die Schritte S3-2 bis S3-6, bis die Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 niedriger als der Referenzwert wird (Schritt S3-7).
In dem oben beschriebenen Beispiel entspricht die Verarbeitung in den Schritten S3-4 bis S3-6 der lernenden Steuerung in 3, und sie kann auch als Betriebsprogramm-Einstellungsverarbeitung beschrieben werden.
Es sollte festgestellt werden, dass mehrere Betriebsprogramme, die verschiedene Tätigkeiten des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung bewirken, in der Speichereinheit 23 gespeichert sein können. Mit anderen Worten veranlassen die mehreren Betriebsprogramme den Roboter 10 vor der oben beschriebenen Anordnung, von einander verschiedene Tätigkeiten durchzuführen. In diesem Fall überspringt die Steuerung 21 den Schritt S3-4 und verwendet die mehreren Betriebsprogramme in dem Schritt S3-2 der Reihe nach, wenn die Schritte S3-2 bis S3-6 wiederholt werden.
Zusätzlich berechnet die Steuerung 21 in dem Schritt S3-3 verschiedene Schwingungsdaten des Roboters 10 und die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Endeffektors 10. In Schritt S3-5 erzielt die Steuerung 21 auch eine Tendenz aus verschiedenen Teilen von Schwingungsdaten des Roboters 10 und den verschiedenen Teilen von Schwingungsdaten des Endeffektors 30, die in dem Schritt S3-3 erzielt worden sind, und kann den Betrieb des Roboters 10 zum Verringern der Schwingung der Arbeitseinheit 31 des Endeffektors 30 zu dem Zeitpunkt der oben beschriebenen Anordnung ermitteln. An diesem Punkt kann die Steuerung 21 nur die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Roboters 10 oder nur die verschiedenen Teile von Schwingungsdaten des Endeffektors 30 verwenden.
Wie es oben beschrieben wurde, werden bei der dritten Ausführungsform das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 in der Speichereinheit 23 gespeichert. Die Steuerung 21 berechnet auch die Schwingungsdaten des Roboters 10 und die Schwingungsdaten des Endeffektors 30 von der in dem Roboter 10 und dem Endeffektor 30 auftretenden Schwingung in dem Schwingungssimulationsmodell 23c.
Das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 ist hierbei bekannt. Das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors 30 ist auch bekannt. Daraus ergibt sich, dass die Schwingung des Roboters 10 alleine und die Schwingung des Endeffektors 30 alleine relativ genau berechnet werden können, indem die Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit der Bewegung, Beschleunigung der Bewegung, Stellung usw. des abgelegenen Endes des Roboters 10 vor der oben beschriebenen Anordnung, dem Schwingungsberechnungsmodell des Roboters 10 und dem Modell des Endeffektors 30 verwendet werden. Daraus ergibt sich, dass es ermöglicht wird, die Schwingungsreduzierung an dem Endeffektor 30 effizient durchzuführen.
Es sollte festgestellt werden, dass der Roboter 10 in 1, 5 und 7 ein Vertikal-Gelenk-Roboter ist, der Roboter 10 jedoch auch ein Horizontal-Gelenk-Roboter oder ein Roboter beliebiger anderer Bauarten sein kann. In diesem Fall können auch die gleichen oder ähnlichen Wirkungen wie jene, die oben beschrieben wurden, erzielt werden.
Bezugszeichenliste

10: Roboter
10a: Arm
11: Servomotor
11a: Servosteuerung
20: Steuereinheit
21: Steuerung
22: Anzeigeeinrichtung
23: Speichereinheit
23a: Systemprogramm
23b: Schwingungsanalyseprogramm
23c: Schwingungssimulationsmodell
23d: Betriebsprogramm
23e: Betriebsfestlegungsprogramm
24: Eingabeeinrichtung
25: übertragungs- und Empfangseinheit
30: Endeffektor
31: Arbeitseinheit
40: Beschleunigungssensor

Claims

Schwingungsanalysator, umfassend: einen Sensor, der ausgestaltet ist, eine Schwingung eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters getragenen Endeffektors zu messen; eine Speichereinheit, die ausgestaltet ist, ein Schwingungsberechnungsmodell des Roboters zu speichern; und eine Steuereinheit, die ausgestaltet ist, eine Trennverarbeitung zum Trennen der von dem Sensor gemessenen zu verringernden Schwingung in Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Roboters durchzuführen.
Schwingungsanalysator gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit eine am abgelegenen Ende des Roboters auftretende Schwingung berechnet, indem der die zu verringernde Vibration verursachende Betrieb des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters verwendet werden, und die Trennverarbeitung unter Verwendung der berechneten Schwingung durchführt.
Schwingungsanalysator gemäß Anspruch 1, wobei die Steuereinheit die zu verringernde Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, in die Schwingungsdaten des Roboters und die Schwingungsdaten des Endeffektors trennt, indem die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters, das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und ein vorläufig festgelegtes Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden.
Schwingungsanalysator, umfassend: einen Sensor, der ausgestaltet ist, eine Schwingung eines Roboters zu messen; eine Speichereinheit, die ausgestaltet ist, ein Schwingungsberechnungsmodell eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters getragenen Endeffektors zu speichern; und eine Steuereinheit, die ausgestaltet ist, eine Trennverarbeitung zum Erzielen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors durchzuführen, indem eine Berechnung auf der Grundlage von zu verringernder Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, unter Verwendung des Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors durchgeführt wird.
Schwingungsanalysator gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit eine am Ende des Roboters auftretende Schwingung berechnet, indem der die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden, und die Trennverarbeitung unter Verwendung der berechneten Schwingung durchführt.
Schwingungsanalysator gemäß Anspruch 4, wobei die Steuereinheit die Schwingungsdaten des Roboters und die Schwingungsdaten des Endeffektors durch die Berechnung auf der Grundlage der zu reduzierenden Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, erzielt, indem der die zu verringernde Schwingung verursachende Betrieb des Roboters, ein vorläufig festgelegtes Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet werden.
Schwingungsanalysator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Roboter ausgestaltet ist, den vorgegebenen Betrieb auf der Grundlage eines in der Speichereinheit gespeicherten Betriebsprogramms durchzuführen, und die Steuereinheit ausgestaltet ist, ein Zurücksetzen des Betriebsprogramms oder ein Festlegen eines neuen Betriebsprogramms durchzuführen, indem zumindest eines von den Schwingungsdaten des Roboters und den Schwingungsdaten des Endeffektors verwendet wird.
Schwingungsanalysator, umfassend: eine Speichereinheit, die ausgestaltet ist, um ein Schwingungsberechnungsmodell eines Roboters und ein Schwingungsberechnungsmodell eines von dem Roboter getragenen Endeffektors zu speichern; und eine Steuereinheit, wobei der Roboter und der Endeffektor verschiedene Schwingungen verursachen, wenn eine Anordnung des Endeffektors an einer vorgegebenen Stelle in Abhängigkeit eines Betriebs des Roboters vor der Anordnung durchgeführt wird, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, um eine Schwingungsberechnungsverarbeitung zum Berechnen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors für jede der verschiedenen Schwingungen durchzuführen, indem das Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und das Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors und eine Betriebsprogramm-Einstellungsverarbeitung verwendet wird zum Festlegen oder Zurücksetzen eines Betriebsprogramms des Roboters zum Durchführen der Anordnung unter Verwendung von mindestens einer von einer Schwingung des Roboters und einer Schwingung des Endeffektors.
Schwingungsanalyseverfahren zum Analysieren einer von einem Sensor tatsächlich gemessenen Schwingung eines von einem abgelegenen Ende eines Roboters getragenen Endeffektors durch eine Steuereinheit, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen einer Trennverarbeitung zum Trennen der zu verringernden Schwingung durch die Steuereinheit, die von dem Sensor gemessen wird, in Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors unter Verwendung eines in einer Speichereinheit gespeicherten Schwingungsberechnungsmodells des Roboters.
Schwingungsanalyseverfahren zum Analysieren einer durch einen Sensor, der die Schwingung misst, tatsächlich gemessenen Schwingung eines Roboters durch eine Steuereinheit, wobei der Roboter mit einem Endeffektor versehen ist, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen durch die Steuereinheit von Trennverarbeitung zum Erzielen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors durch Durchführen einer Berechnung auf der Grundlage der zu verringernden Schwingung, die von dem Sensor gemessen wird, unter Verwendung des in einer Speichereinheit gespeicherten Schwingungsberechnungsmodells des Endeffektors.
Schwingungsanalyseverfahren zum Analysieren einer Schwingung des Roboters und des von dem Roboter getragenen Endeffektors durch eine Steuereinheit, wobei der Roboter und der Endeffektor verschiedene Schwingungen verursachen, wenn eine Anordnung des Endeffektors an einer vorgegebenen Stelle in Abhängigkeit eines Betriebs des Roboters vor der Anordnung durchgeführt wird, wobei das Verfahren umfasst: Durchführen von einer Schwingungsberechnungsverarbeitung zum Berechnen von Schwingungsdaten des Roboters und Schwingungsdaten des Endeffektors für jede der verschiedenen Schwingungen durch die Steuereinheit, indem ein Schwingungsberechnungsmodell des Roboters und ein Schwingungsberechnungsmodell des Endeffektors verwendet wird, und Durchführen durch die Steuereinheit von einer Betriebsprogramm-Einstellungsverarbeitung zum Festlegen oder Zurücksetzen eines Betriebsprogramms des Roboters zum Durchführen der Anordnung unter Verwendung von mindestens den Schwingungsdaten des Roboters und/oder den Schwingungsdaten des Endeffektors.