JP2000084878A - Control device for robot - Google Patents
Control device for robotInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボット等
に作業の教示を行うための直接教示において、簡単な構
成で教示作業を行うことができるロボットの制御装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot controller capable of performing a teaching operation with a simple structure in direct teaching for teaching an operation to an industrial robot or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の産業用ロボットの直接教示はロボ
ットの自重をメカ的にキャンセルする方式、すなわちリ
ンク重量によって関節に加わるトルクと同じ大きさで逆
方向のトルクを発生させるだけのおもりを関節に対して
リンクの反対側に設けることで関節に加わるトルクがゼ
ロになるように機構を設計する。この機構により人間が
ロボットを動かす力を軽減させている。また、おもりの
代わりに関節のアクチュエータに逆方向のトルクを出力
する方式(例えば、特開平9-38877 参照)がある。別の
手段としては、ロボット先端に取り付けた力センサによ
り、教示者がロボット先端を移動させたい方向へ押す
と、上記力センサが押圧力を感知し、その押圧力を解消
する方向へロボット先端を駆動するようにサーボモータ
が動く。そのため、軽い力をロボットに加えるだけでロ
ボット先端の位置、姿勢を変更することができる方式
(例えば、特開平7-41566 参照)がある。2. Description of the Related Art A conventional direct teaching of an industrial robot is a method of mechanically canceling the robot's own weight, that is, a joint which generates a torque in the opposite direction with the same magnitude as the torque applied to the joint by the link weight. The mechanism is designed so that the torque applied to the joint is reduced to zero by providing it on the opposite side of the link. This mechanism reduces the force of the human to move the robot. There is also a method of outputting a torque in the opposite direction to the actuator of the joint instead of the weight (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-38877). As another means, when the teacher pushes the robot tip in the direction in which the robot tip is to be moved by the force sensor attached to the robot tip, the force sensor detects the pressing force and pushes the robot tip in the direction to cancel the pressing force. The servomotor moves to drive. For this reason, there is a method (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-41566) in which the position and posture of the robot tip can be changed only by applying a light force to the robot.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、第1の方式
のおもりによりバランスを取る方法は、通常のロボット
と比較しておもりの重量だけロボット全体重量が増加し
て取り扱い性が低下するばかりでなく、関節周りの慣性
モーメントが大きくなり、ロボットの制御性能が低下す
る、操作するために教示者が大きな力を必要とするいう
問題点があった。第2の方式である特開平9-38877 で
は、関節のアクチュエータに逆方向のトルクを出力して
重力分のトルクをキャンセルする方式が用いられている
が、これらの方式では重力分のトルクにズレが生じた場
合には暴走の危険性がある。また、教示者がロボットの
駆動部分に生じる摩擦と関節周りの慣性モーメント以上
の力でロボット先端を動作させて、微小な位置決めを行
うことは困難であり、肉体的負荷が大変大きいという問
題点がある。第3の方法である特開平7-41566 では、ロ
ボット先端に力センサを取り付けているが、一般的に力
センサは高価であり、信号や電力を電送するためのケー
ブルも多数必要となりシステムが複雑化する、力センサ
がメカ的破損をする危険性がある等の問題が挙げられ
る。そこで本発明は、ロボット自身が軽量で関節周りの
慣性モーメントを最小限に抑えて制御性も良く、高価な
センサや特別な装置を用いることなく、教示者の操作力
を軽減した直接教示作業を行うことを目的とする。However, in the first method, the weight is balanced by the weight of the first method, the weight of the entire robot is increased by the weight of the weight as compared with that of a normal robot, and the handleability is reduced. However, the moment of inertia around the joints becomes large, and the control performance of the robot decreases, and there is a problem that the teacher needs a large force to operate. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-38877, which is the second system, uses a system in which a torque in the opposite direction is output to the joint actuator to cancel the torque corresponding to gravity. If it occurs, there is a risk of runaway. In addition, it is difficult for the instructor to move the robot tip with a force greater than the friction generated in the drive part of the robot and the moment of inertia around the joints, and to perform minute positioning, and the physical load is extremely large. is there. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-41566, which is the third method, a force sensor is attached to the end of the robot. However, the force sensor is generally expensive, and a large number of cables for transmitting signals and electric power are required. And there is a risk that the force sensor may be mechanically damaged. Therefore, the present invention provides a direct teaching operation in which the robot itself is lightweight, minimizes the moment of inertia around the joints, has good controllability, and reduces the operating force of the instructor without using expensive sensors or special devices. The purpose is to do.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題点を
解決するため、図1に示すように、ロボットの各関節を
駆動するモータの制御回路を備えたロボット制御装置に
おいて、位置制御ゲインまたは速度制御ゲインを通常よ
り小さく設定した位置,速度の第1の状態フィードバッ
ク制御手段と、前記第1の状態フィードバック制御手段
への位置指令に対して正側に幅を持たせた位置制限値を
サーボ系の指令値とする第2の状態フィードバック制御
手段と、前記第1の状態フィードバック制御手段への位
置指令に対して負側に幅を持たせた位置制限値をサーボ
系の指令値とする第3の状態フィードバック制御手段
と、前記第2の状態フィードバック制御手段の出力を第
2の状態フィードバック制御手段の位置偏差に応じて調
整する第1調整器と、前記第3の状態フィードバック制
御手段の出力を第3の状態フィードバック制御手段の位
置偏差に応じて調整する第2調整器と、前記第1調整器
の出力値と前記第2調整器の出力値を前記第1の状態フ
ィードバック制御手段のトルク制御部分あるいは速度制
御部分に加算する手段と、前記第1調整器の出力値と前
記第2調整器の出力値または状態に応じて位置指令修正
値を得る手段と、前記位置指令修正値から前記第1の状
態フィードバック制御手段への指令値を得る手段を備え
たことを特徴とするものである。According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, as shown in FIG. 1, in a robot controller provided with a control circuit of a motor for driving each joint of the robot, a position control gain or A first state feedback control means for a position and a speed in which the speed control gain is set smaller than usual, and a position limit value having a width on the positive side with respect to a position command to the first state feedback control means are servo-controlled. A second state feedback control unit that sets a system command value; and a position limit value that has a width on the negative side with respect to a position command to the first state feedback control unit. (3) a state feedback control means, and a first adjuster for adjusting an output of the second state feedback control means according to a position deviation of the second state feedback control means. A second adjuster for adjusting an output of the third state feedback control means in accordance with a position deviation of the third state feedback control means, and an output value of the first adjuster and an output value of the second adjuster. Means for adding to the torque control portion or speed control portion of the first state feedback control means, and a position command correction value according to the output value of the first regulator and the output value or state of the second regulator. Means for obtaining a command value to the first state feedback control means from the position command correction value.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の具体的実施
例を図2に示して説明する。図2は通常の位置速度制御
系に本発明の制御を適用した制御ブロック線図を表して
いる。従来の力センサを用いた直接教示方式では、教示
者がロボットの先端を持ち操作力を加え、その方向を力
センサで検出することでロボットを動作させている。こ
こで力センサを用いること無しに教示者の操作力の方向
が検出できれば、同一方向にロボットアームを動作させ
るように指令を与えることは可能である。ロボットアー
ムが停止状態であり、各関節のゲインを低減し、速度偏
差積分項を停止することで位置速度制御系が十分低剛性
(柔軟)にすることができる。そして、教示者の操作力
(外力)によりロボットアームの関節毎に位置ズレ(指
令に対する偏差)を生じさせ、その位置ズレを検出する
ことでスイッチとして操作力の方向を認識することは可
能である。しかし、関節毎の位置ズレが設定した幅を越
えたかを検出するだけの処理では、検出判断が教示者に
直感的に分かり難い。また、必要以上にロボットアーム
の関節の位置ズレが生じる場合には、教示者の操作力の
方向が検出し難くなり、ロボットの先端とワークなどと
の干渉も起き易くなる。そこで、本発明では通常の位置
速度制御ループの他に位置監視用位置速度制御ループを
併用して構成する。教示者が操作力を加えて位置ズレが
設定した幅を越えた場合には、位置監視用位置速度制御
ループからは動作を抑制する方向に指令が出力されるた
め、ロボットアームは位置指令を中心にして検出用に設
定した幅分しか動作できない。よって、位置ズレの検出
判断が直感的に教示者に分かり、教示者は各関節をスイ
ッチとして使用することが可能である。また、その位置
ズレ検出の方向を情報として、同一方向へ位置指令を更
新する方法やトルクを一定量加算する方法を取ること
で、特別なセンサを用いること無しにロボットアームを
動作させることが可能である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a control block diagram in which the control of the present invention is applied to a normal position / speed control system. In the conventional direct teaching method using a force sensor, a teacher operates the robot by holding the tip of the robot, applying an operating force, and detecting the direction with a force sensor. Here, if the direction of the operating force of the instructor can be detected without using a force sensor, it is possible to give a command to operate the robot arm in the same direction. The position and speed control system can be made sufficiently low rigidity (flexible) by reducing the gain of each joint and stopping the speed deviation integral term when the robot arm is stopped. Then, it is possible to recognize a direction of the operating force as a switch by causing a position shift (deviation with respect to a command) for each joint of the robot arm by the operating force (external force) of the instructor and detecting the position shift. . However, it is difficult for the instructor to intuitively determine the detection by performing only the process of detecting whether the positional deviation of each joint exceeds the set width. In addition, when the position of the joint of the robot arm is displaced more than necessary, it is difficult to detect the direction of the operating force of the instructor, and the interference between the tip of the robot and the work is likely to occur. Therefore, in the present invention, a position monitoring position / speed control loop is used in addition to a normal position / speed control loop. If the instructor applies an operating force and the positional deviation exceeds the set width, a command is output from the position monitoring position / speed control loop in a direction to suppress the operation. Can operate only for the width set for detection. Accordingly, the instructor can intuitively understand the position shift detection determination, and the instructor can use each joint as a switch. The robot arm can be operated without using a special sensor by using a method of updating the position command in the same direction or adding a fixed amount of torque using the direction of the position shift detection as information. It is.
【0006】以下に位置監視用位置速度制御ループの構
成を述べる。通常の位置速度制御の内部ループは比例積
分制御が行われているが、第1の位置速度制御ループ1
1の位置ループゲイン及び速度ループゲインを十分小さ
く設定し速度積分項を停止することで、教示者の操作力
すなわち外力によって柔軟に位置ズレが生じるようにす
る。ここで、定常的に作用する力は静的補償要素により
補償されるものとする。第1の位置速度制御ループ11
の位置指令に所定の設定値αを加算または減算し、設定
値αだけ幅のある位置指令すなわち動作制限を動作制限
設定手段14、15で作成する。この動作制限値を入力
とする別の第2(正側)、第3(負側)の位置監視用位
置速度制御ループ12、13をそれぞれ構成する。ここ
で、設定値はロボット31の関節軸がその設定値まで動
作した場合に、外部からその動作したことが認識される
程度に大きければ良い。第2、第3の位置監視用位置速
度制御ループ12、13の位置ループゲイン及び速度ル
ープゲインは十分大きく設定し、速度積分項を有効にし
て高剛性の制御系を構成している。ここでは第2(正
側)の位置監視用位置速度制御ループ12の働きを例に
詳しく説明する。この位置監視用位置速度制御ループ1
2はロボットアーム31が動作制限を越えた場合に動作
する。通常の制御状態で位置指令が変化した場合には第
1の位置速度制御ループ11によりロボットアーム31
が運動し、サーボ剛性以上の外力が作用した場合にロボ
ットアーム31は外力により動かされる。ロボットアー
ム31が動作制限角度を越えた場合には、調整器18の
働きにより位置監視用位置速度制御ループ12が機能を
始める。この調整器18の働きはロボット31の自重に
よる運動、または他者から動かされる運動によらず、動
作制限角度とロボットアームの現在位置だけで判断され
るブロックである。動作制限角度とロボットアームの関
節角度は位置速度制御系の偏差の符号により判断され、
調整器18が負の間(すなわち関節角度が動作制限角度
を越えている間)位置監視用位置速度制御ループ12は
機能を続け、ロボットアーム31は動作制限を越えるこ
とはほとんどなく、教示者が不用意に大きな力を加えた
場合でも狭い範囲にロボットアーム31の動作を制限す
ることが可能である。図5に実際のロボットアーム31
に動作制限を設けた例を示す。ロボットアームが31動
作制限角度上にあることを操作方向判断手段16によっ
て検出することで教示者の操作力の方向を判断すること
ができる。よって同一方向への位置指令修正量を位置指
令生成手段17に払い出すことで、教示者はロボットア
ーム31を軽い力で動作させることができる。また別の
手段として、一定量のトルクを第1の位置速度制御ルー
プ11のトルク指令に加算する方法を取ることでも同様
な効果を得ることができる。この時、第1の位置速度制
御ループ11の制御を本方式から通常の位置制御に切り
替える手段を取ることで、高剛性にロボットを動作させ
ることも可能である。The configuration of the position monitoring position / speed control loop will be described below. In the inner loop of the normal position / speed control, the proportional / integral control is performed.
By setting the position loop gain and the speed loop gain of 1 sufficiently small and stopping the speed integration term, the displacement can be flexibly caused by the operating force of the teacher, that is, the external force. Here, it is assumed that the constantly acting force is compensated by the static compensation element. First position / speed control loop 11
A predetermined setting value α is added to or subtracted from the position command, and a position command having a width corresponding to the setting value α, that is, an operation restriction, is created by the operation restriction setting means 14 and 15. Another second (positive side) and third (negative side) position monitoring position / speed control loops 12 and 13 which receive the operation limit value as input are configured. Here, the set value only needs to be large enough that when the joint axis of the robot 31 moves to the set value, the movement is recognized from the outside. The position loop gain and the speed loop gain of the second and third position monitoring position / speed control loops 12 and 13 are set sufficiently large, and the speed integral term is made effective to constitute a high rigidity control system. Here, the operation of the second (positive side) position monitoring position / speed control loop 12 will be described in detail as an example. This position monitoring position / speed control loop 1
2 operates when the robot arm 31 exceeds the operation limit. When the position command changes in the normal control state, the robot arm 31 is controlled by the first position / speed control loop 11.
Moves, and the robot arm 31 is moved by the external force when an external force greater than the servo rigidity acts. When the robot arm 31 exceeds the operation limit angle, the position monitoring position / speed control loop 12 starts functioning by the operation of the adjuster 18. The function of the adjuster 18 is a block that is determined only by the operation limit angle and the current position of the robot arm, regardless of the motion of the robot 31 due to its own weight or the motion moved by another person. The motion limit angle and the joint angle of the robot arm are determined by the sign of the deviation of the position / velocity control system,
While the adjuster 18 is negative (i.e., while the joint angle exceeds the operation limit angle), the position monitoring position / speed control loop 12 continues to function, and the robot arm 31 rarely exceeds the operation limit, and Even when a large force is applied carelessly, the operation of the robot arm 31 can be limited to a narrow range. FIG. 5 shows the actual robot arm 31.
Shows an example in which operation restrictions are provided. The direction of the operating force of the instructor can be determined by detecting that the robot arm is on the 31 operation limit angle by the operation direction determining means 16. Therefore, by paying out the position command correction amount in the same direction to the position command generation means 17, the teacher can operate the robot arm 31 with a light force. As another means, a similar effect can be obtained by adding a method of adding a fixed amount of torque to the torque command of the first position / speed control loop 11. At this time, it is possible to operate the robot with high rigidity by using a means for switching the control of the first position / speed control loop 11 from the present method to the ordinary position control.
【0007】次に、本発明の第2の具体的実施例を図3
に示して説明する。第1の具体的実施例においては、第
1の位置速度制御ループ11の位置ループゲイン及び速
度ループゲインを十分小さく設定して柔軟性を持たせて
いる。本具体的実施例では、発生トルクをトルク指令の
段階において制限することで(図3中のA参照)、外部
から作用する力に対してロボット31が柔軟に動作する
ことが出来る。すなわち、制限しているトルクより大き
なトルクが外部から作用した場合、ロボット31の関節
は作用力に対して柔軟に運動を始める。ここでも、定常
的に作用する力は静的補償要素により補償されるものと
する。その他の実施方法は第1の具体的実施例と同様で
ある。また、第1と第2の具体的実施例において、関節
座標系での位置速度制御ループの代わりに、ロボットの
作業座標系で位置速度制御ループを構成する。ここで、
ヤコビ行列などの微小変位対応関係を用いることで、作
業座標系の力トルク指令を関節座標系のトルク指令に変
換し、ロボットのモータを動作させる。この構成によ
り、作業座標系上でのロボットの位置ズレを検出するこ
とも可能であり、関節座標系の位置速度制御ループと同
様な効果を得ることが出来る。また、第1と第2の具体
的実施例において、重力補償演算は例えばロボットアー
ムの関節角度とアームの重心位置、重量から必要となる
トルクを算出することで行われ、第1の位置速度制御ル
ープ11の出力値に加算される。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
And will be described. In the first specific embodiment, the position loop gain and the speed loop gain of the first position / velocity control loop 11 are set sufficiently small to provide flexibility. In this specific example, the generated torque is limited at the torque command stage (see A in FIG. 3), so that the robot 31 can flexibly operate with respect to an externally applied force. That is, when a torque larger than the restricted torque acts from the outside, the joint of the robot 31 starts to flexibly respond to the acting force. Here, too, it is assumed that the constantly acting force is compensated by the static compensation element. Other implementation methods are the same as in the first specific example. Further, in the first and second specific embodiments, a position / speed control loop is formed in the working coordinate system of the robot instead of the position / speed control loop in the joint coordinate system. here,
By using a small displacement correspondence such as a Jacobi matrix, a force torque command in the working coordinate system is converted into a torque command in the joint coordinate system, and the motor of the robot is operated. With this configuration, it is also possible to detect a position shift of the robot on the work coordinate system, and it is possible to obtain the same effect as the position / speed control loop of the joint coordinate system. In the first and second specific embodiments, the gravity compensation calculation is performed by calculating a required torque from the joint angle of the robot arm, the position of the center of gravity of the arm, and the weight, for example. It is added to the output value of the loop 11.
【0008】次に、本発明の第2の具体的実施例につい
て、ハンドリング作業での使用例を図4に示して説明す
る。通常、シリアルリンク型ロボット31のモータ容量
と減速器は先端軸ほど小型で済むため、根元のモータと
減速器に比べて外部から作用する力に対して柔軟に動作
し易い。そこで先端側3軸で教示者の操作力の方向を検
出して、その方向の情報を元に根元側3軸のロボットア
ームの制御を行う。以下に6軸シリアルリンク型ロボッ
ト31でのハンドリング作業を例にして説明を行う。通
常、ハンドリング作業はロボット31の先端軸のフラン
ジ面を垂直方向下側に向け、ワークのハンドリングを行
う。よって本制御方式でもロボットのフランジ面が下を
向くように各関節の位置指令を作成する。図4の姿勢を
取った場合のR、B、Tの3軸は互いに直交している。
操作力の方向の検出方法としては、T軸の動作制限によ
り検出された情報を元に動作する軸は動作平面が平行と
なるS軸である。同様に、B軸の動作制限の情報により
動作する軸は同一平面にあるL軸であり、R軸の動作制
限の情報により動作する軸は同一平面にないが例えばU
軸であると設定する。T軸とS軸は同一平面にあるた
め、教示者がエンドエフェクタであるハンド32部分に
装着した操作用ハンドル33を図中のY方向に押すこと
で、T軸が柔軟に動作して位置ズレが生じ始める。T軸
が動作制限に掛かるまで位置ズレすることで教示者の操
作方向を検出し、S軸の第1の位置速度制御ループ11
に位置指令修正量を払い出す、または第1の位置速度制
御ループ11のトルク指令に一定量のトルクを加算す
る。よって、ロボットアーム31は教示者が操作用ハン
ドル33に力を加えたY方向に動作する。また、T軸の
位置速度制御系は柔軟性を持っているため、教示者が操
作用ハンドル33に加えている操作力を緩めることで、
初期の位置指令の場所まで戻り、S軸への指令の払い出
しも終了する。B軸とL軸、R軸とU軸でも同様に制御
する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 showing an example of use in a handling operation. Normally, the motor capacity and the speed reducer of the serial link type robot 31 are smaller than the tip shaft, so that the serial link type robot 31 can be operated more flexibly with respect to the externally applied force than the root motor and the speed reducer. Therefore, the direction of the operating force of the instructor is detected on the three axes on the tip side, and the robot arm on the three axes on the root side is controlled based on the information on the direction. Hereinafter, a description will be given of a handling operation performed by the 6-axis serial link robot 31 as an example. Usually, in the handling operation, the workpiece is handled with the flange surface of the distal end shaft of the robot 31 facing downward in the vertical direction. Therefore, even in this control method, the position command of each joint is created such that the flange surface of the robot faces downward. The three axes of R, B, and T in the posture shown in FIG. 4 are orthogonal to each other.
As a method of detecting the direction of the operation force, the axis that operates based on the information detected due to the operation restriction of the T axis is the S axis whose operation plane is parallel. Similarly, the axis that operates according to the information on the operation restriction on the B axis is the L axis on the same plane, and the axis that operates based on the information on the operation restriction on the R axis is not on the same plane.
Set the axis. Since the T-axis and the S-axis are on the same plane, when the teacher pushes the operating handle 33 attached to the hand 32 as the end effector in the Y direction in the drawing, the T-axis operates flexibly and the position shifts. Begins to occur. The operating direction of the instructor is detected by shifting the position of the T axis until the operation limit is reached, and the first position / speed control loop 11 of the S axis is detected.
Or a fixed amount of torque is added to the torque command of the first position / speed control loop 11. Therefore, the robot arm 31 operates in the Y direction in which the teacher applies a force to the operation handle 33. In addition, since the position / speed control system of the T-axis has flexibility, the operating force applied to the operating handle 33 by the instructor is relaxed.
Returning to the position of the initial position command, the payout of the command to the S axis is also completed. The same control is performed for the B axis and the L axis, and the R axis and the U axis.
【0009】ここで、R、B、T軸を単体で動作させた
い場合、ハンドル上に設けられた制御軸切替スイッチ3
4等により、先端側3軸/根元側3軸を切り替えて操作
することも可能である。この時、R軸とU軸の回転方向
が一致しないが、ハンドのY方向にも操作用ハンドル3
3を追加することで、教示者は違和感無く操作すること
が出来る。または操作用ハンドル33上に上下にU軸動
作用スイッチ35を設けるなどすれば、操作用ハンドル
33が1本で済み、最小限のセンサ(すなわちスイッチ
等)で構成することが可能である。Here, when it is desired to operate the R, B, and T axes independently, the control axis changeover switch 3 provided on the handle is provided.
With 4 or the like, it is also possible to switch and operate the three axes on the distal end side / three axes on the root side. At this time, the rotation directions of the R axis and the U axis do not match, but the operation handle 3 is also provided in the Y direction of the hand.
By adding 3, the instructor can operate without feeling uncomfortable. Alternatively, if the U-axis operation switch 35 is provided above and below the operation handle 33, only one operation handle 33 is required, and it is possible to configure with a minimum number of sensors (that is, switches and the like).
【0010】別の動作手段として、T軸の動作制限の情
報により検出された方向を元に動作する方向を作業座標
のY方向に設定し、ロボット先端をY方向に直線動作さ
せる。同様にB軸の動作制限の情報では作業座標のX方
向に、R軸の動作制限の情報では作業座標のZ方向にロ
ボットの動作指令を与えることで、作業座標系において
もロボットを直線動作させることが可能である。図6は
ロボット制御装置の概略のブロック図である。ロボット
制御装置40にはプロセッサボード41があり、プロセ
ッサボード41にはプロセッサ41a、ROM41b、
RAM41c及び不揮発性メモリ41d、41eがあ
る。プロセッサ41aはROM41bに従って、ロボッ
ト制御装置40全体を制御する。RAM41cには各種
のデータが格納されている。不揮発性メモリ41d、4
1eには、ロボット31の動作プログラムや本発明に係
わるプログラムがROM41bからロードされている。
図1〜3で示した、位置監視用位置速度制御ループの各
動作および各計算は、プロセッサ41aが不揮発性メモ
リ41d内のプログラムを読みとって実行するソフトウ
ェアによる機能である。プロセッサボード41はバス4
3に結合されている。ディジタルサーボ制御回路42は
バス43に結合され、プロセッサボード41からの指令
によって、サーボアンプ21を経由して、サーボモータ
22a、22b、22c、22d、22e及び22fを
駆動する。これらのサーボモータはロボット31に内蔵
され、ロボット31の各軸を動作させる。シリアルポー
ト44はバス43に結合され、教示操作盤47やその他
のRS232C機器48と接続されている。教示操作盤
47はロボットへの教示点入力に使用される。また、I
/O46を経て外部とのデータ及び信号等の入出力が行
われる。45は大容量メモリである。As another operating means, the direction of operation based on the direction detected by the information of the operation restriction of the T axis is set in the Y direction of the working coordinates, and the robot tip is moved linearly in the Y direction. Similarly, by giving an operation command of the robot in the X direction of the work coordinate in the information of the operation restriction of the B axis and in the Z direction of the work coordinate in the information of the operation restriction of the R axis, the robot is linearly operated in the work coordinate system. It is possible. FIG. 6 is a schematic block diagram of the robot control device. The robot controller 40 includes a processor board 41, and the processor board 41 includes a processor 41a, a ROM 41b,
There is a RAM 41c and nonvolatile memories 41d and 41e. The processor 41a controls the entire robot controller 40 according to the ROM 41b. Various data are stored in the RAM 41c. Non-volatile memory 41d, 4
In 1e, an operation program of the robot 31 and a program according to the present invention are loaded from the ROM 41b.
Each operation and each calculation of the position monitoring position / speed control loop shown in FIGS. 1 to 3 are functions of software that the processor 41a reads and executes a program in the nonvolatile memory 41d. Processor board 41 is bus 4
3. The digital servo control circuit 42 is coupled to the bus 43, and drives the servo motors 22a, 22b, 22c, 22d, 22e and 22f via the servo amplifier 21 according to a command from the processor board 41. These servo motors are built in the robot 31 and operate each axis of the robot 31. The serial port 44 is connected to the bus 43 and is connected to the teaching operation panel 47 and other RS232C devices 48. The teaching operation panel 47 is used for inputting teaching points to the robot. Also, I
Input / output of data and signals with the outside is performed via / O46. 45 is a large capacity memory.
【0011】[0011]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、通常
の関節座標系位置速度ループとは別に位置偏差監視用の
関節座標系位置速度ループを併用して構成し、位置監視
用位置速度ループからの動作制限の出力を動作スイッチ
として用いることで、特別なセンサを必要とせず、教示
者が直感的に動作していることを判断できる直接教示装
置を構成することが可能である。As described above, according to the present invention, a joint coordinate system position / speed loop for position deviation monitoring is configured separately from a normal joint coordinate system position / speed loop, and the position monitoring position / speed loop is constructed. By using the output of the operation restriction from the loop as the operation switch, it is possible to configure a direct teaching device that does not require a special sensor and can determine that the instructor is operating intuitively.
【図1】本発明の基本構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.
【図2】本発明の第1の具体的実施例FIG. 2 shows a first specific embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2の具体的実施例FIG. 3 shows a second specific embodiment of the present invention.
【図4】本発明の作業適用例FIG. 4 is a work application example of the present invention.
【図5】ロボットの動作範囲FIG. 5: Operating range of the robot
【図6】本発明を実現するためのハード構成図FIG. 6 is a hardware configuration diagram for realizing the present invention.
11 第1の位置制御速度ループ 12 第2の位置制御速度ループ正側 13 第2の位置制御速度ループ負側 14 正側動作制限設定手段 15 負側動作制限設定手段 16 操作方向設定手段 17 位置指令生成手段 18 調整器 21 アンプ 22 モータ 23 エンコーダ 31 ロボット 32 エンドエフェクタ 33 操作用ハンドル 34 制御軸切替スイッチ 35 U軸動作用スイッチ 40 ロボット制御装置 41 プロセッサボード 41a プロセッサ 41b ROM 41c RAM 41d、41e 不揮発性メモリ 42 ディジタルサーボ制御回路 43 バス 44 シリアルポート 45 大容量メモリ 46 I/O 47 教示操作盤 48 RS232C機器 A トルク制限器 11 First position control speed loop 12 Second position control speed loop positive side 13 Second position control speed loop negative side 14 Positive side operation restriction setting unit 15 Negative side operation restriction setting unit 16 Operation direction setting unit 17 Position command Generation means 18 Adjuster 21 Amplifier 22 Motor 23 Encoder 31 Robot 32 End effector 33 Operation handle 34 Control axis switch 35 U-axis operation switch 40 Robot controller 41 Processor board 41 a Processor 41 b ROM 41 c RAM 41 d, 41 e Non-volatile memory 42 digital servo control circuit 43 bus 44 serial port 45 large capacity memory 46 I / O 47 teaching operation panel 48 RS232C device A torque limiter
Claims (5)
御回路を備えたロボット制御装置において、 位置制御ゲインまたは速度制御ゲインを通常より小さく
設定した位置,速度の第1の状態フィードバック制御手
段と、 前記第1の状態フィードバック制御手段への位置指令に
対して正側に幅を持たせた位置制限値をサーボ系の指令
値とする第2の状態フィードバック制御手段と、 前記第1の状態フィードバック制御手段への位置指令に
対して負側に幅を持たせた位置制限値をサーボ系の指令
値とする第3の状態フィードバック制御手段と、 前記第2の状態フィードバック制御手段の出力を第2の
状態フィードバック制御手段の位置偏差に応じて調整す
る第1調整器と、 前記第3の状態フィードバック制御手段の出力を第3の
状態フィードバック制御手段の位置偏差に応じて調整す
る第2調整器と、 前記第1調整器の出力値と前記第2調整器の出力値を前
記第1の状態フィードバック制御手段のトルク制御部分
あるいは速度制御部分に加算する手段と、 前記第1調整器の出力値と前記第2調整器の出力値また
は状態に応じて位置指令修正値を得る手段と、 前記位置指令修正値から前記第1の状態フィードバック
制御手段への指令値を得る手段を備えたことを特徴とす
るロボット制御装置。1. A robot control device having a control circuit for a motor for driving each joint of a robot, comprising: first state feedback control means for position and speed in which a position control gain or a speed control gain is set smaller than usual; A second state feedback control unit that uses a position limit value having a width on the positive side with respect to a position command to the first state feedback control unit as a command value of the servo system; and the first state feedback control. A third state feedback control means that uses a position limit value having a width on the negative side with respect to a position command to the means as a command value of the servo system, and an output of the second state feedback control means to a second A first adjuster that adjusts according to a positional deviation of the state feedback control means; and a third state feedback means for outputting an output of the third state feedback control means. A second adjuster for adjusting the output value of the first adjuster and the output value of the second adjuster according to a position deviation of the torque control means, a torque control portion or a speed control of the first state feedback control means. Means for adding a position command correction value according to an output value of the first adjuster and an output value or state of the second adjuster; and a first state feedback from the position command correction value. A robot control device comprising means for obtaining a command value to a control means.
御回路を備えたロボット制御装置において、 位置制御ゲインまたは速度制御ゲインを通常より小さく
設定した位置,速度の第1の状態フィードバック制御手
段と、 前記第1の状態フィードバック制御手段への位置指令に
対して正側に幅を持たせた位置制限値をサーボ系の指令
値とする第2の状態フィードバック制御手段と、 前記第1の状態フィードバック制御手段への位置指令に
対して負側に幅を持たせた位置制限値をサーボ系の指令
値とする第3の状態フィードバック制御手段と、 前記第2の状態フィードバック制御手段の出力を第2の
状態フィードバック制御手段の位置偏差に応じて調整す
る第1調整器と、 前記第3の状態フィードバック制御手段の出力を第3の
状態フィードバック制御手段の位置偏差に応じて調整す
る第2調整器と、 前記第1調整器の出力値と前記第2調整器の出力値を前
記第1の状態フィードバック制御手段のトルク制御部分
あるいは速度制御部分に加算する手段と、 前記第1調整器の出力値と前記第2調整器の出力値また
は状態に応じて他の関節軸を制御している前記第1の状
態フィードバック制御手段の指令加算値を設定または演
算により導出する手段と、 前記指令加算値を前記他の関節軸の第1の状態フィード
バック制御手段の指令値に加算する手段と、を備えたこ
とを特徴とするロボット制御装置。2. A robot control device having a control circuit for a motor for driving each joint of a robot, comprising: a first state feedback control means for a position and a speed in which a position control gain or a speed control gain is set smaller than usual; A second state feedback control unit that uses a position limit value having a width on the positive side with respect to a position command to the first state feedback control unit as a command value of the servo system; and the first state feedback control. A third state feedback control means that uses a position limit value having a width on the negative side with respect to a position command to the means as a command value of the servo system, and an output of the second state feedback control means to a second A first adjuster that adjusts according to a positional deviation of the state feedback control means; and a third state feedback means for outputting an output of the third state feedback control means. A second adjuster for adjusting the output value of the first adjuster and the output value of the second adjuster according to a position deviation of the torque control means, a torque control portion or a speed control of the first state feedback control means. Means for adding to a portion, and a command addition value of the first state feedback control means for controlling another joint axis according to the output value of the first adjuster and the output value or state of the second adjuster. A robot control device comprising: means for deriving by calculation or calculation; and means for adding the command addition value to a command value of the first state feedback control means of the other joint axis.
の後段にトルクリミットを設ける手段を有することを特
徴とする請求項1または2記載のロボットの制御装置。3. The control device for a robot according to claim 1, further comprising means for providing a torque limit after the first state feedback control means.
への指令値を払い出す手段を前記ロボットの先端に設け
たスイッチ又は力センサで一部置き換える手段を有する
ことを特徴とする請求項1乃至3記載のロボットの制御
装置。4. The apparatus according to claim 1, further comprising means for partially replacing means for issuing a command value to said first state feedback control means with a switch or a force sensor provided at a tip of said robot. The control device of the described robot.
負荷の重量により作用するトルクを制御的に補償する手
段を有することを特徴とする請求項1乃至4記載のロボ
ットの制御装置。5. The robot control device according to claim 1, further comprising means for controllably compensating for a torque acting on the robot arm and a weight of a load gripped by the robot.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10262953A JP2000084878A (en) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | Control device for robot |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10262953A JP2000084878A (en) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | Control device for robot |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000084878A true JP2000084878A (en) | 2000-03-28 |
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ID=17382851
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000084878A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 1998-09-17 JP JP10262953A patent/JP2000084878A/en active Pending
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