JP2002052485A - 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，産業用ロボットの
制御装置に関し、更に詳しく言えば、ロボットを対象物
に接触させながら教示を行い、再生自動運転時にロボッ
トと対象物の接触状態の監視を自動で行うことが可能な
制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an industrial robot, and more particularly, to teaching while the robot is in contact with an object, and monitoring the state of contact between the robot and the object during automatic reproduction. The present invention relates to a control device that can be automatically performed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来のロボットを駆動するモータの制御
装置は位置ループと速度ループを持った位置速度制御系
で高い制御剛性の制御が行われていたため、組立や研
磨、ハンドリングなど接触作業の教示を行う場合でも、
非接触教示が基本であった。これは、教示作業中にロボ
ットが対象物体に接触した場合には、高い剛性の制御に
より位置偏差や速度偏差が増大することでモータが過大
なトルクを発生してしまい、対象物であるワークやロボ
ット自身を破損する危険性があったからである。しか
し、ロボットやロボット先端に取り付けられたツール
を、ワークや周辺機器に接触させないようにロボットを
誘導することは、精神的にも肉体的にも非常に疲労が伴
うものであった。そこで、接触作業の教示を、ロボット
の制御剛性を下げた状態で、実際にロボットを対象物に
接触させて行う方式がある。例えば特開平９−６２３３
５号公報に開示されている先行技術では、ソフトフロー
ティング機能を用いて教示を行う方法がある。この先行
技術では、図１０に示すような制御系において、目標と
する教示位置に対するアプローチ点から位置ループと速
度ループのゲインＫp、Ｋvを下げることでソフトフロー
ティング機能を有効にする。このソフトフローティング
機能を有効にしたまま、目標教示点に向けて手動動作で
ロボットを移動させ、エンドエフェクタをワーク表面に
押し付ける。押し付け完了指令を入力すると、設定され
たサーボ制御の剛性に対応した押し付け力とこれに対す
る反力がバランスした位置を教示点として記憶するもの
である。2. Description of the Related Art Conventionally, a control device for a motor for driving a robot has a position / speed control system having a position loop and a speed loop, and a high control rigidity is performed. Even if you do
Non-contact teaching was fundamental. This is because, when the robot comes into contact with the target object during teaching work, the motor generates excessive torque due to an increase in position deviation and speed deviation due to high rigidity control. This is because there was a risk of damaging the robot itself. However, guiding the robot so that the robot or a tool attached to the tip of the robot does not come into contact with the work or peripheral equipment is very tired mentally and physically. Therefore, there is a method in which the teaching of the contact work is performed by actually bringing the robot into contact with the object while the control rigidity of the robot is reduced. For example, JP-A-9-6233
In the prior art disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-105, there is a method of teaching using a soft floating function. In this prior art, in a control system as shown in FIG. 10, a soft floating function is made effective by lowering gains Kp and Kv of a position loop and a speed loop from an approach point with respect to a target teaching position. With the soft floating function enabled, the robot is manually moved toward the target teaching point, and the end effector is pressed against the work surface. When a pressing completion command is input, a position where the pressing force corresponding to the set rigidity of the servo control and the reaction force against the pressing force are balanced is stored as a teaching point.
【０００３】一方、接触作業時の目標とする教示点をワ
ークの内部に持つことが有効な場合がある。これは、再
生自動運転時に通常の高剛性の位置速度制御でロボット
を動作させた場合、ワークの表面上の教示点だけでは、
ワークの加工誤差や位置ズレに対応できず、接触作業を
維持できない場合である。十分に接触状態を保つために
は、ワーク表面から内部に入り込んだ教示点を持つ必要
がある。このことを、ワーク同志の面合わせを接触させ
ながら行う仮組作業の再生運転を例に説明する。仮組作
業ではベースとなるワークＡの面と仮組みされるワーク
Ｂの面を隙間無く合わせる必要がある。しかし、ワーク
Ａの表面上に教示された教示点にワークＢを移動させる
だけでは、ワークの加工誤差や位置ズレがある場合にワ
ーク間に隙間が生じて作業が失敗してしまう。そのた
め、再生自動運転中にロボットの制御剛性を下げてロボ
ットが過大なトルクを発生させないなどの柔軟制御を実
行し、ワークＡ内部にある教示点に向けてワークＢが移
動することでワークＢをワークＡに押し付け気味にする
ことができ、隙間無くワークの面同志を合わせることが
できる。ワーク内部に教示点を作成する方法として、教
示者は操作ペンダント上のジョグボタンを押して、ロボ
ットをワーク表面の教示点まで慎重に誘導して教示点を
記憶する。教示点の記憶後に、空間上でシフトさせる数
値演算を用いて、必要とされる接触作業の教示点をワー
ク内部に修正し、再記憶していた。また、予めワークを
外した状態で教示を行う方法もある。これは、ワークの
近傍まではロボットを大まかに誘導しておき、教示点を
作成する段階でワークを取り外す。その後で、ワークの
あった空間上の点を教示点として記憶させる方法であ
る。On the other hand, in some cases, it is effective to have a target teaching point in a work during a contact work. This is because if the robot is operated with normal high-rigidity position / speed control during automatic regeneration, only the teaching points on the work surface
This is a case where it is not possible to cope with a processing error or a positional deviation of the work and the contact work cannot be maintained. In order to maintain a sufficient contact state, it is necessary to have a teaching point that has entered the inside from the work surface. This will be described with reference to an example of a regenerating operation of a temporary assembling operation performed while bringing the workpieces into contact with each other. In the temporary assembling work, it is necessary to align the surface of the work A as a base and the surface of the work B to be temporarily assembled without a gap. However, simply moving the work B to the teaching point taught on the surface of the work A causes a gap between the works when there is a processing error or a positional deviation of the work, and the work fails. Therefore, during the automatic regeneration operation, the control rigidity of the robot is reduced to perform flexible control such as preventing the robot from generating excessive torque, and the work B moves toward the teaching point inside the work A, thereby moving the work B. It can be pressed slightly against the work A, and the surfaces of the work can be matched without any gap. As a method of creating a teaching point inside a work, a teacher presses a jog button on an operation pendant, guides the robot carefully to a teaching point on the work surface, and stores the teaching point. After storing the teaching point, the necessary teaching point of the contact work is corrected inside the work by using a numerical operation for shifting in space, and is stored again. There is also a method of performing teaching in a state where the work is removed in advance. In this method, the robot is roughly guided to the vicinity of the work, and the work is removed at the stage of creating a teaching point. After that, a point in the space where the workpiece was located is stored as a teaching point.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平９−
６２３３５号公報に記載された方法では、教示作業時に
位置ループと速度ループのゲインを下げていても、位置
指令が必要以上にワーク内部に入り込めば位置偏差や速
度偏差も大きくなり、結果として大きい作用力がエンド
エフェクタやワークに働くことになり、ワークやエンド
エフェクタやロボット自身の破損の危険性がある。逆
に、ループゲインを十分に小さくして剛性を下げてしま
うと、指令に対してロボットが動作しないため、目標教
示位置まで移動できなかったり、十分な接触状態になら
ないという問題がある。更に、教示点をワーク内部に作
成できないために、再生運転時にワークの加工誤差や位
置ズレがある場合に、十分な押し付け力が得られずに作
業が失敗してしまうという問題もある。また、ワーク表
面に教示された点を演算でワーク内部に移動する方法で
は、ロボットやロボット先端に取り付けられたツール
を、ワークや周辺機器に接触させないようにロボットを
誘導することは、精神的にも肉体的にも非常に疲労が伴
うものである。更に、教示点の記憶後に修正を行うこと
は時間もかかり、修正方向を記憶しておく必要もあり、
修正方向を間違える危険性もあった。さらに、ワークを
外した状態で教示を行う方法では、目標とする位置が空
間上にあるため、ワーク表面からの距離が把握しづらく
大まかにしか教示点を作成することができず、ワーク表
面に対するロボットのツールの姿勢を正確に合わせるこ
とも難しいという問題があった。一方で、教示作業時に
はエンドエフェクタとワークの間に隙間が発生しないよ
うに接触状態は教示者が目視で判断できるが、再生自動
運転時には教示者により監視することは作業効率を著し
く低下させるという問題がある。そこで本発明は、ロボ
ットの教示作業でロボットを対象物に接触させながら教
示可能であり、教示点を記憶する際に２つの教示点（姿
勢）を自動作成し、再生自動運転時に接触状態の監視や
作業条件の選択、制御状態量の変更を自動で行うことを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION However, Japanese Patent Application Laid-Open No.
According to the method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62335, even if the gains of the position loop and the speed loop are reduced during the teaching operation, if the position command enters the inside of the work more than necessary, the position deviation and the speed deviation increase, and as a result, the deviation is large The acting force acts on the end effector and the work, and there is a risk that the work, the end effector and the robot itself may be damaged. Conversely, if the rigidity is reduced by sufficiently reducing the loop gain, the robot does not operate in response to the command, so that there is a problem that the robot cannot move to the target teaching position or does not have a sufficient contact state. Furthermore, since a teaching point cannot be created inside the work, there is also a problem that if there is a processing error or a position shift of the work during the regenerating operation, a sufficient pressing force cannot be obtained and the work fails. In addition, in the method of moving the points taught on the surface of the work inside the work by calculation, guiding the robot so that the robot or a tool attached to the tip of the robot does not contact the work or peripheral equipment is mentally difficult. Is very tired, both physically and physically. Furthermore, it takes time to perform the correction after storing the teaching point, and it is necessary to store the correction direction,
There was also a danger of changing the direction of correction. Furthermore, in the method of performing teaching with the workpiece removed, since the target position is in space, the distance from the workpiece surface is difficult to grasp, and the teaching point can only be roughly created. There was a problem that it was also difficult to accurately adjust the posture of the robot tool. On the other hand, the contact state can be visually judged by the instructor during the teaching operation so that no gap is generated between the end effector and the work, but monitoring by the instructor during the automatic regeneration operation significantly reduces the work efficiency. There is. Therefore, the present invention is capable of performing teaching while the robot is in contact with an object in the teaching operation of the robot, automatically creating two teaching points (postures) when storing the teaching points, and monitoring the contact state during the automatic regeneration operation. The purpose of the present invention is to automatically select the operating conditions and change the control state quantity.
【０００５】[0005]
【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、第１の請求項では、関節を駆動するモー
タの制御回路と関節角度を計測する位置検出器を持つロ
ボットの制御装置であって、前記制御回路が、位置指令
と前記位置検出器により計測された位置信号との偏差に
位置ゲインを乗じる位置制御器と、この位置制御器の出
力と前記位置信号を微分した信号との偏差に基づいて速
度指令を出力する速度制御器と、この速度制御器の出力
に比例ゲインを乗じる速度制御比例器および積分演算を
行う速度制御積分器とにより構成されるロボットの制御
装置において、前記制御回路の速度制御積分器の後段に
設けた速度制御積分制限器と、この速度制御積分制限器
の出力と前記速度制御比例器の出力との加算点の後段に
設けたトルク制限器からなる柔軟制御手段と、前記位置
検出器からロボット座標系での現在位置を演算して前記
現在位置から予め決められた一定量だけ対象物体の表面
内部に第１の教示点を作成する位置作成手段と、前記第
１の教示点を記憶する位置記憶手段とを有する。第２の
請求項では、前記現在位置を第２の教示点として記憶す
る手段を有する。第３の請求項では、前記柔軟制御手段
は力検出手段と前記力検出手段から得られた力情報を元
にロボットを駆動するモータの位置、速度、またはトル
クを制御する力制御手段を有する。第４の請求項では、
ロボットの各関節に作用する重力トルクを算出する手段
と前記重力トルクを補償する手段とを有する。第５の請
求項では、前記第１と第２の教示点の記憶手段が関節座
標系での角度として記憶する方法である。第６の請求項
では、ロボットのプログラム再生自動運転時に前記柔軟
制御を行う手段と前記第１の教示点の位置を指令位置と
する手段と前記第２の教示点の位置とロボットの現在位
置を比較する手段と比較結果に基づいて接触状態の監
視，制御状態量の変更，または作業内容の変更を行う手
段を有する。第７の請求項では、ロボットが外界から受
けた力を推定もしくは検出する手段と推定結果もしくは
検出結果に応じて制御状態量の変更，作業プログラム内
容の変更，または外部にアラームを発生する手段とを有
する。According to the present invention, in order to solve the above problems, a first aspect of the present invention provides a control apparatus for a robot having a control circuit for a motor for driving a joint and a position detector for measuring a joint angle. Wherein the control circuit multiplies a deviation between a position command and a position signal measured by the position detector by a position gain, and a signal obtained by differentiating the output of the position controller and the position signal. A speed controller that outputs a speed command based on the deviation of the speed controller, a speed control proportional device that multiplies the output of the speed controller by a proportional gain, and a speed control integrator that performs an integration operation. A speed control integration limiter provided after the speed control integrator of the control circuit; and a torque limit provided after the addition point of the output of the speed control integration limiter and the output of the speed control proportional device. And a position control for calculating a current position in the robot coordinate system from the position detector and generating a first teaching point within the surface of the target object by a predetermined amount from the current position. Means and a position storage means for storing the first teaching point. In a second aspect, there is provided means for storing the current position as a second teaching point. In a third aspect, the flexible control means includes a force detection means and a force control means for controlling the position, speed or torque of a motor for driving the robot based on the force information obtained from the force detection means. In the fourth claim,
It has means for calculating the gravitational torque acting on each joint of the robot and means for compensating for the gravitational torque. According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method wherein the first and second teaching point storage means stores the angle as an angle in a joint coordinate system. According to a sixth aspect, means for performing the flexible control during program program automatic operation of the robot, means for setting the position of the first teaching point as a command position, and setting the position of the second teaching point and the current position of the robot It has means for monitoring the contact state, changing the control state quantity, or changing the work content based on the comparison means and the comparison result. In a seventh aspect, means for estimating or detecting a force received from the outside by the robot, means for changing a control state quantity, changing a work program content, or generating an external alarm in accordance with the estimation result or the detection result. Having.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の基本構成を
図１に示して説明する。図１は、通常の関節座標系での
位置速度制御系に、第１の発明、第２及び第５の発明で
ある制御を適用した制御ブロック線図を表している。こ
の制御系は教示作業に用いられるものである。図中１０
は位置速度制御系、２０はモータ、２１は位置検出器で
ある。位置速度制御系１０は、基本的には位置指令と位
置フィードバック信号ＦＢとの偏差に位置制御器１１に
より位置ゲインを乗じ、微分器１２で位置フィードバッ
ク信号ＦＢを微分したものとの偏差に速度制御器１３に
より速度ゲインを乗じて速度指令とし、速度制御比例器
１４と速度制御積分器１５によってトルク指令を演算す
るものである。第１の発明は、位置速度制御系１０にサ
ーボ剛性を下げるための柔軟制御手段１６として、位置
速度制御系１０の速度制御器１３の後段にトルク制限器
１８と速度制御積分器１５の後段に速度制御積分制限器
１７を追加している。また、位置検出器２１から検出さ
れた角度を用いてロボットの手先に取り付けられたエン
ドエフェクタの作用点の位置を演算し、求められた作用
点の位置をワーク内部の予め決められた方向に距離αだ
け修正して第１の教示点を作成する位置作成手段２２
と、作成された第１の教示点を記憶する位置記憶手段２
３で構成されている。第２の発明は作成された作用点の
位置を第２の教示点として位置記憶手段２３に記憶する
ものである。第５の発明は位置作成手段２２により作成
された作用点の位置とワーク表面から距離αだけ内部に
修正した第１の教示点を作成して、ロボットの各関節の
角度に変換して、位置記憶手段２３により記憶する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first basic configuration of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 shows a control block diagram in which the control according to the first invention, the second invention, and the fifth invention are applied to a position / velocity control system in a normal joint coordinate system. This control system is used for teaching work. 10 in the figure
Is a position / speed control system, 20 is a motor, and 21 is a position detector. The position / speed control system 10 basically multiplies a deviation between the position command and the position feedback signal FB by a position gain by a position controller 11 and a speed control to a deviation from a value obtained by differentiating the position feedback signal FB by a differentiator 12. A speed command is multiplied by a speed gain by a unit 13 to obtain a speed command, and a torque command is calculated by a speed control proportional unit 14 and a speed control integrator 15. According to the first invention, as a flexible control means 16 for lowering the servo stiffness in the position / speed control system 10, a torque limiter 18 and a speed control integrator 15 are provided after the speed controller 13 of the position / speed control system 10. A speed control integration limiter 17 is added. Further, the position of the action point of the end effector attached to the hand of the robot is calculated using the angle detected from the position detector 21, and the calculated position of the action point is distanced in a predetermined direction inside the work. Position creating means 22 for creating the first teaching point by correcting by α
Storage means 2 for storing the created first teaching point
3. In the second invention, the created position of the action point is stored in the position storage means 23 as a second teaching point. In the fifth invention, the position of the action point created by the position creating means 22 and the first teaching point corrected inside by a distance α from the surface of the work are created and converted into the angles of the joints of the robot. It is stored by the storage means 23.
【０００７】ここで、各要素の働きを説明する。第１の
発明の柔軟制御手段１６は、制御装置の上位からの指令
により、トルク制限器１８と速度制御積分制限器１５の
制限値は通常の位置速度制御時より小さく設定された値
を用い、ロボットが対象物と接触して位置偏差や速度偏
差が増大することで過大なトルク指令が発生した場合で
も、このトルク制限器１８と速度制御積分制限器１７に
よりトルク指令を小さく制限することができ、ロボット
が対象物に倣うように動作することができる。即ち、過
大なトルクを発生することなく、ロボットと対象物間で
安定した接触状態を維持することが可能となる。また、
位置指令が必要以上にワーク内部に入り込んだ場合でも
過大なトルク指令が発生しない。エンコーダなどの位置
検出器２１により、ロボットの各関節の角度フィードバ
ック（以下では角度ＦＢ）が検出される。位置作成手段
２２により、角度ＦＢから一般的に順変換または順運動
学と呼ばれる変換式を用いて、ロボットの手先に取り付
けられたエンドエフェクタの作用点について、作業座標
系での位置フィードバック（以下では位置ＦＢ）を求め
る。この位置ＦＢを用いて、ツール座標系またはロボッ
ト座標系またはワーク座標系の特定方向でワーク表面の
内部に相当する方向に、予め設定されている距離αだけ
修正した点を第１の教示点として作成する。この距離α
は、ワークの加工誤差や位置ズレがある場合でも、エン
ドエフェクタがワークに十分接触する程度に設定してお
く。作成された第１の教示点は、位置記憶手段２３によ
り作業座標系での位置情報として記憶される。また、第
２の発明で、求められた位置ＦＢは第２の教示点とし
て、作業座標系での位置情報の形で記憶する。Here, the function of each element will be described. The flexible control means 16 of the first invention uses a limit value of the torque limiter 18 and the speed control integral limiter 15 set to a value smaller than that at the time of normal position / velocity control by a command from a host device of the control device. Even when an excessive torque command is generated due to an increase in the position deviation or the speed deviation due to the contact of the robot with the object, the torque command can be limited to a small value by the torque limiter 18 and the speed control integral limiter 17. The robot can operate so as to follow the object. That is, it is possible to maintain a stable contact state between the robot and the object without generating excessive torque. Also,
Excessive torque command is not generated even if the position command enters inside the work more than necessary. An angle feedback (hereinafter, angle FB) of each joint of the robot is detected by a position detector 21 such as an encoder. The position creating means 22 uses the transformation formula generally called forward transformation or forward kinematics from the angle FB to provide the position feedback in the working coordinate system (hereinafter referred to as the working coordinate system) for the action point of the end effector attached to the robot hand. The position FB) is obtained. Using the position FB as a first teaching point, a point corrected by a predetermined distance α in a direction corresponding to the inside of the work surface in a specific direction of the tool coordinate system, the robot coordinate system, or the work coordinate system. create. This distance α
Is set to such a degree that the end effector sufficiently contacts the work even when there is a processing error or a positional shift of the work. The created first teaching point is stored by the position storage means 23 as position information in the working coordinate system. In the second invention, the position FB obtained is stored as a second teaching point in the form of position information in the working coordinate system.
【０００８】第５の発明の位置記憶手段２３は、第１の
基本構成と同様に位置作成手段２２により作成された位
置ＦＢを元にワーク表面から距離αだけ内部に修正した
点を作成するまでの手順は同じであるが、ワーク内部に
修正された位置を一般的に逆変換または逆運動学と呼ば
れる変換式を用いて、ロボットの各関節の角度に変換す
る。この求められた角度は、位置記憶手段２３により第
１の教示点として記憶される。また、位置検出器２１で
検出された角度ＦＢは、第１の教示点と同様に、ロボッ
トの関節角の角度に変換するかそのままの形で、位置記
憶手段２３により第２の教示点として記憶される。この
ように、作業座標系の位置の代わりに、関節座標系の角
度で教示点を記憶する手段を持つことで、教示点のデー
タを角度で記憶するシステムにも対応可能である。[0008] The position storage means 23 of the fifth invention is similar to the first basic structure until a point corrected inside by a distance α from the work surface is created based on the position FB created by the position creation means 22. Is the same, but the position corrected inside the work is converted into the angle of each joint of the robot using a conversion formula generally called an inverse transform or inverse kinematics. The obtained angle is stored by the position storage means 23 as a first teaching point. Further, the angle FB detected by the position detector 21 is converted into the angle of the joint angle of the robot or stored as it is as the second teaching point by the position storage means 23, similarly to the first teaching point. Is done. As described above, by having means for storing the teaching point in the angle of the joint coordinate system instead of the position in the working coordinate system, it is possible to support a system in which the data of the teaching point is stored in the angle.
【０００９】次に、本発明の第２の基本構成を図２に示
して説明する。図２は通常の関節座標系での位置速度制
御系に第３の発明の制御を適用した制御ブロック線図を
表している。この制御系は教示作業に用いられるもの
で、位置速度制御系１０にサーボ剛性を下げるための柔
軟制御手段１６として、力検出器３１と力制御手段３２
を追加している。また、第１の基本構成と同様に、位置
作成手段２２と位置記憶手段２３で構成されている。柔
軟制御手段１６は、力検出器３１からの力情報を元に、
ロボットを駆動するモータの位置、速度またはトルクを
制御する手段、例えば、外力に対して質量や粘性、剛性
などのメカニカルな特性を与えるインピーダンス制御な
どの手法を用いて、外力に対して倣い動作を行うよう
に、位置速度制御系１０に対して位置指令や速度指令、
トルク指令を与える。Next, a second basic configuration of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a control block diagram in which the control of the third invention is applied to a position / velocity control system in a normal joint coordinate system. This control system is used for teaching work, and the position / speed control system 10 includes a force detector 31 and a force control unit 32 as flexible control means 16 for lowering the servo rigidity.
Has been added. Further, similarly to the first basic configuration, it is configured by a position creation unit 22 and a position storage unit 23. Flexible control means 16 is based on force information from force detector 31,
Using a means to control the position, speed or torque of the motor that drives the robot, such as impedance control that gives mechanical properties such as mass, viscosity, and rigidity to the external force, the copying operation with respect to the external force is performed. The position command and the speed command to the position / speed control system 10
Give a torque command.
【００１０】次に、本発明の第３の基本構成を図３に示
して説明する。これは、第１の基本構成に第４の発明で
ある重力トルク算出手段４１と重力トルク補償手段４２
を付け加えたものである。柔軟制御手段１６を用いて重
力方向に動作軸を持ったロボット（多関節ロボット）を
動作させる場合には、柔軟制御手段１６のトルク制限を
行うことで重力作用のためにトルクが過不足の状態にな
る。よって、重力分のトルクを算出し補償する手段が必
要である。この補償の方法としては、例えば、ロボット
の各リンクの重量と重心位置と各関節の角度から重力補
償用トルクを求めて、トルク指令に加算する方法があ
る。Next, a third basic configuration of the present invention will be described with reference to FIG. This is because the gravitational torque calculating means 41 and the gravitational torque compensating means 42 according to the fourth aspect of the present invention have the first basic configuration.
Is added. When operating a robot (articulated robot) having an operation axis in the direction of gravity using the flexible control means 16, the torque is limited by the flexible control means 16 so that the torque is excessive or insufficient due to the gravitational action. become. Therefore, a means for calculating and compensating for the torque corresponding to gravity is required. As a method of this compensation, for example, there is a method of obtaining a torque for gravity compensation from the weight and the position of the center of gravity of each link of the robot and the angle of each joint and adding the torque to the torque command.
【００１１】次に、本発明の第４の基本構成を図４に示
して説明する。これは、再生自動運転時に用いられもの
である。第１の基本構成と同様に、図４は、第１の基本
構成に、第６の発明及び第７の発明である制御を適用し
た制御ブロック線図を表している。この制御系は再生自
動運転時に用いられるものであるが、第７の発明は教示
時に用いることも可能である。第６の発明は、第１の基
本構成と同様に、位置速度制御系にサーボ剛性を下げる
ための柔軟制御手段１６として、位置速度制御系の速度
制御器１３の後段にトルク制限器１８と速度制御積分器
１５の後段に速度制御積分制限器１７を追加している。
ここで、柔軟制御手段１６として、第３の発明である力
検出器３１と力制御手段３２を用いても良い。Next, a fourth basic configuration of the present invention will be described with reference to FIG. This is used during automatic regeneration operation. Like the first basic configuration, FIG. 4 is a control block diagram in which the control according to the sixth and seventh aspects of the present invention is applied to the first basic configuration. This control system is used at the time of automatic regeneration operation, but the seventh invention can be used at the time of teaching. According to a sixth aspect of the present invention, as in the first basic configuration, as a flexible control means 16 for lowering the servo rigidity in the position / speed control system, a torque limiter 18 and a speed limiter 18 A speed control integration limiter 17 is added after the control integrator 15.
Here, as the flexible control means 16, the force detector 31 and the force control means 32 according to the third invention may be used.
【００１２】また、この第６の発明は、教示作業時に記
憶しておいた第１の教示点を位置速度制御系の位置指令
として与える手段を追加している。第１の教示点が作業
座標系またはロボット座標系での位置情報でサーボ制御
系が関節座標系である場合には、一般的に逆変換または
逆運動学と呼ばれる変換式を用いて、関節座標系の角度
指令に変換する必要がある。また、位置検出器２１から
検出された角度を用いてロボットの手先に取り付けられ
たエンドエフェクタの作用点の位置を演算する位置作成
手段２２と、作成された現在位置を第２の教示点と比較
する比較器５１と、比較結果を元に接触作業時のワーク
の接触状態を監視する手段またはサーボの制御状態量を
変更する手段または作業プログラムの内容を変更する手
段５２で構成されている。更に詳しく述べると、位置作
成手段２２により、角度ＦＢから一般的に順変換または
順運動学と呼ばれる変換式を用いて、ロボットの手先に
取り付けられたエンドエフェクタの作用点について、作
業座標系での位置フィードバック（以下では位置ＦＢ）
を求める。この位置ＦＢと教示作業時に記憶しておいた
第２の教示点を比較して、その差が予め決められた閾値
に入るかどうかで接触状態の監視して、接触状態の合否
の出力に用いる。または、サーボの制御状態量を変更し
て、例えば、柔軟制御手段１６で制御剛性を更に下げる
などを行う。または、作業プログラムを変更して、例え
ば、もう一度同じ接触作業を繰り返したり、教示点をよ
り深くワーク内部に移動して接触作業を繰り返したり、
接触作業を失敗したと判断して別の作業修復プログラム
を実行したりする。Further, in the sixth invention, means for giving the first teaching point stored during the teaching operation as a position command of the position / speed control system is added. If the first teaching point is position information in the working coordinate system or the robot coordinate system and the servo control system is a joint coordinate system, the joint coordinates are calculated using a transformation formula generally called inverse transformation or inverse kinematics. It is necessary to convert to the system angle command. Also, a position creating means 22 for calculating the position of the action point of the end effector attached to the robot's hand using the angle detected from the position detector 21, and comparing the created current position with the second teaching point And a means 52 for monitoring the contact state of the workpiece during the contact work, a means for changing the amount of servo control, or a means 52 for changing the contents of the work program based on the comparison result. More specifically, the position creating means 22 uses the transformation formula generally called forward transformation or forward kinematics from the angle FB to determine the action point of the end effector attached to the robot's hand in the working coordinate system. Position feedback (hereinafter position FB)
Ask for. The position FB is compared with the second teaching point stored at the time of the teaching operation, and the contact state is monitored based on whether or not the difference falls within a predetermined threshold value, and is used to output the pass / fail of the contact state. . Alternatively, the control state quantity of the servo is changed, and the control rigidity is further reduced by the flexible control means 16, for example. Or, by changing the work program, for example, repeat the same contact work again, or move the teaching point deeper into the work and repeat the contact work,
It determines that the contact work has failed and runs another work repair program.
【００１３】第７の発明は、ロボットが外界から受けた
力を推定もしくは検出する手段５３と、推定結果もしく
は検出結果に応じて制御状態量を変更する手段または作
業プログラムの内容を変更する手段または外部にアラー
ムを発生する手段５４で構成されている。ここで、外力
の推定手段５３としては、一般的に外乱推定オブザーバ
と呼ばれる推定方法を用いる。これは、トルク指令と角
度ＦＢから外乱トルクを推定するものである。外力の検
出手段としては、力検出器５５の力情報を用いる。この
推定結果もしくは検出結果が予め決められた閾値よりも
大きい場合、過大な外力が作用し接触作業が失敗したと
判断して、制御状態量の変更や作業内容の変更や外部に
アラームの発生などを行う。内部状態の変更は、第６の
発明と同様に柔軟制御手段１６でロボットをより低剛性
な状態に変更したりする。作業内容の変更も第６の発明
と同様に、再び元のアプローチ点から接触作業をやり直
したり、更に目標とする位置をワーク内部からワーク表
面に近い方向に取り直して接触作業を行う等の手段で行
う。外部にアラーム発生手段は、外部の周辺機器に非常
停止を出力して機器を止めたり、作業者に注意を促すな
どの手段である。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided means 53 for estimating or detecting a force received by the robot from the outside world, means for changing a control state quantity in accordance with an estimation result or detection result, or means for changing the contents of a work program. A means 54 for generating an external alarm is provided. Here, as the external force estimation means 53, an estimation method generally called a disturbance estimation observer is used. This is to estimate the disturbance torque from the torque command and the angle FB. The force information of the force detector 55 is used as the means for detecting the external force. If the estimation result or the detection result is larger than a predetermined threshold value, it is determined that the contact work has failed due to the application of an excessive external force, and a change in the control state amount, a change in the work content, an external alarm, etc. I do. The internal state is changed by changing the robot to a lower rigidity state by the flexible control means 16 as in the sixth aspect. Similar to the sixth invention, the work content can be changed by re-executing the contact work from the original approach point, or by re-taking the target position from the inside of the work in a direction closer to the work surface to perform the contact work. Do. The external alarm generating means is a means for outputting an emergency stop to an external peripheral device to stop the device, or for alerting a worker.
【００１４】[0014]
【実施例】次に、本発明の具体的実施例１を図５に示し
て説明する。ここでは、第１の教示点と第２の教示点の
作成手段について述べる。教示者は教示作業中には前記
柔軟制御手段１６を有効にして作業を行う。ロボットを
操作ペンダントで手動操作して、対象物であるワークに
ロボットのエンドエフェクタを押し付けるようにする。
ここで、押し付ける度合いであるが、仮組作業などでは
面同志がピッタリと合うまで押し付けを行い、研磨作業
などでは点接触するまで押し付けを行う。ロボットの発
生トルクを十分に絞っているため、教示者は安心してロ
ボットをワークに接触させることができ、ワーク表面で
ロボットを止める必要がないため教示時間も短縮でき
る。エンドエフェクタとワークが十分に接触したと教示
者が判断した場合には、操作ペンダント上の教示点入力
スイッチを押すことで、第１の教示点作成が開始され
る。Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, means for creating the first teaching point and the second teaching point will be described. The instructor performs the work by enabling the flexible control means 16 during the teaching work. The robot is manually operated with an operation pendant so that an end effector of the robot is pressed against a target workpiece.
Here, the degree of pressing is such that pressing is performed until the faces come together exactly in temporary assembly work, and pressing is performed until point contact occurs in polishing work or the like. Since the generated torque of the robot is sufficiently reduced, the instructor can bring the robot into contact with the work with a sense of security, and the teaching time can be reduced since there is no need to stop the robot on the work surface. If the instructor determines that the end effector and the work have sufficiently contacted each other, the first teaching point creation is started by pressing the teaching point input switch on the operation pendant.
【００１５】まず、エンコーダなどの位置検出器２１に
より、ロボットの各関節の角度フィードバック（以下で
は角度ＦＢ）を検出する。位置作成手段２２内の現在位
置作成手段２２１（前述の順変換）により、角度ＦＢか
らロボットの手先に取り付けられたエンドエフェクタの
作用点について、作業座標系での位置フィードバック
（以下では位置ＦＢ）を求める。この位置ＦＢを用いて
第１教示点作成手段２２２により、ツール座標系または
ロボット座標系またはワーク座標系の特定方向（ここで
はワークの表面に対して垂直方向）で、ワーク表面の内
部に相当する方向に予め設定されている距離αだけ修正
した点を第１の教示点として作成する。作成された第１
の教示点は、位置記憶手段２３内の第１教示点記憶手段
２３１により、作業座標系での位置の情報として記憶さ
れる。また、現在位置作成手段２２１により作成された
修正前の位置ＦＢは、第２の発明である位置記憶手段２
３内の第２教示点記憶手段２３２により、第２の教示点
として作業座標系での位置の情報として記憶される。柔
軟制御手段１６を用いて重力方向に動作軸を持ったロボ
ット（多関節ロボット）を動作させる場合には、第４の
発明である重力分のトルクを算出する手段４１と補償す
る手段４２を用いる。ここでは、重力分のトルクを算出
する手段４１として、予め記憶されているロボットの各
リンクの重量と重心位置と、位置検出器２１から検出さ
れた各関節の角度ＦＢから重力補償用トルクを求めてい
る。補償手段４２として、位置速度制御系の出力である
トルク指令に重力補償用トルクを加算して補償してい
る。First, an angle feedback (hereinafter, angle FB) of each joint of the robot is detected by a position detector 21 such as an encoder. From the angle FB, the position feedback in the working coordinate system (hereinafter referred to as position FB) for the action point of the end effector attached to the robot's hand is performed by the current position creating means 221 (the above-described forward conversion) in the position creating means 22. Ask. Using the position FB, the first teaching point creating unit 222 corresponds to the inside of the work surface in a specific direction (here, a direction perpendicular to the surface of the work) in the tool coordinate system, the robot coordinate system, or the work coordinate system. A point corrected in the direction by a preset distance α is created as a first teaching point. First created
Are stored as information on the position in the work coordinate system by the first teaching point storage means 231 in the position storage means 23. The position FB before correction created by the current position creation means 221 is stored in the position storage means 2 according to the second invention.
3 is stored as the second teaching point as information on the position in the working coordinate system by the second teaching point storage means 232. When a robot (articulated robot) having a motion axis in the direction of gravity is operated by using the flexible control means 16, the means 41 for calculating the torque corresponding to the gravity and the means 42 for compensating according to the fourth invention are used. . Here, as the means 41 for calculating the torque for gravity, the torque for gravity compensation is obtained from the weight and the center of gravity of each link of the robot stored in advance and the angle FB of each joint detected from the position detector 21. ing. The compensation means 42 compensates by adding a gravity compensation torque to a torque command output from the position / speed control system.
【００１６】次に、本発明の具体的実施例２を図６に示
して説明する。本実施例は、第１の具体的実施例におけ
る柔軟制御手段１６の方法と記憶手段２３の方法を変更
したものである。第３の発明である柔軟制御手段１６
は、力検出器３１からの力情報を元に、力制御手段３２
としてインピーダンス制御の手法を用いて、外力に対し
て倣い動作を行うように、位置速度制御系に対して位置
指令を与えるものである。ここで、力制御手段３２はイ
ンピーダンス制御を行う運動モデル演算部３２１と運動
モデル演算部３２１から払い出された位置指令を関節座
標系の角度指令に変換する逆変換部３２２から構成され
ている。更に詳しく述べると、力検出器３１で検出され
た力情報は、運動モデル演算部３２１で希望する質量や
粘性、剛性などのメカニカルな特性を与えるようにロボ
ット座標系またはツール座標系の位置指令修正量に変換
される。また、第５の発明である第１の教示点と第２の
教示点の記憶手段は、第１の具体的実施例と同様に、位
置作成手段２２内の現在位置作成手段２２１により、位
置ＦＢを作成する。次に、位置作成手段２２内の第１教
示点作成手段２２２により、ワーク表面内部に距離αだ
け修正した点を作成する。ここまでの手順は第１の具体
的実施例と同じであるが、逆変換部２２３により、ワー
ク表面内部に修正された位置をロボットの各関節の角度
に変換する。位置記憶手段２３内の第１教示点記憶手段
３２１により、この求められた角度を第１の教示点とし
て記憶する。また、位置記憶手段２３内の第２教示点記
憶手段２３２により、位置検出器２１で検出された角度
ＦＢを第２の教示点として記憶する。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the method of the flexible control means 16 and the method of the storage means 23 in the first specific embodiment are modified. Flexible control means 16 of the third invention
Is based on force information from the force detector 31,
A position command is given to a position / velocity control system so as to follow the external force by using an impedance control method. Here, the force control means 32 includes a motion model calculation unit 321 for performing impedance control and an inverse conversion unit 322 for converting a position command issued from the motion model calculation unit 321 into an angle command of a joint coordinate system. More specifically, the force information detected by the force detector 31 is used to correct the position command in the robot coordinate system or the tool coordinate system so as to provide mechanical characteristics such as desired mass, viscosity, and rigidity in the motion model calculation unit 321. Converted to quantity. The storage means for the first teaching point and the second teaching point according to the fifth invention stores the position FB by the current position creation means 221 in the position creation means 22 in the same manner as in the first embodiment. Create Next, a point corrected by the distance α is created inside the work surface by the first teaching point creating means 222 in the position creating means 22. The procedure up to this point is the same as that of the first specific example, but the position corrected inside the work surface is converted into the angle of each joint of the robot by the inverse converter 223. The obtained angle is stored as the first teaching point by the first teaching point storage means 321 in the position storage means 23. Further, the angle FB detected by the position detector 21 is stored as a second teaching point by the second teaching point storage means 232 in the position storage means 23.
【００１７】次に、本発明の具体的実施例３を図７に示
して説明する。ここでは、教示作業で得られた第１の教
示点と第２の教示点を用いて、再生自動運転を行う際の
説明を行う。教示作業と同様に再生自動運転時も第１ま
たは第３の柔軟制御手段１６を用いるが、重力方向に動
作軸を持ったロボット（多関節ロボット）を動作させる
場合には、第４の発明である重力分のトルクを算出する
手段４１と補償する手段４２（図５参照）を用いる。作
業者は、対象物であるワークにロボットのエンドエフェ
クタを押し付けるために、第６の発明により第１の教示
点を角度指令に変換し、この角度指令を目標点としてロ
ボットを動作させるプログラムを作成する。この第１の
教示点はワークの表面内部にあるため、ロボットはワー
クに接触し、倣い動作を行いながら、第１の教示点まで
動作しようとする。この動作中、第１の具体的実施例と
同様に、位置検出器２１により各関節の角度ＦＢを検出
し、現在位置作成手段２２１により角度ＦＢから作業座
標系での位置ＦＢを求める。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a description will be given of the case where the automatic regeneration operation is performed using the first teaching point and the second teaching point obtained in the teaching operation. Like the teaching operation, the first or third flexible control means 16 is used also during the automatic regeneration operation. However, when a robot (articulated robot) having an operation axis in the direction of gravity is operated, the fourth invention is used. Means 41 for calculating torque for a certain gravity and means 42 for compensating (see FIG. 5) are used. In order to press the end effector of the robot against the work as the object, the worker converts the first teaching point into an angle command according to the sixth invention, and creates a program for operating the robot using the angle command as a target point. I do. Since the first teaching point is inside the surface of the work, the robot comes into contact with the work and attempts to move to the first teaching point while performing the copying operation. During this operation, the position detector 21 detects the angle FB of each joint, and the current position creation means 221 determines the position FB in the working coordinate system from the angle FB, as in the first specific example.
【００１８】ここで、第６の発明である比較手段５１に
より、この位置ＦＢと第２の教示点を比較して、その差
が予め決められた閾値内になったかを判断する。閾値内
に入れば、教示作業時の接触状態と同じになったと判断
されて合格となり、次の工程に切り替わる。予め決めら
れた時間内に閾値内に入らなければ、接触状態は不合格
と判断されて、サーボ系の制御状態量の変更や作業プロ
グラムの内容変更を行う。これは、例えば、ロボットの
制御剛性をより低下させて再び元のアプローチ点から第
１の教示点に向けて接触作業を行ったり、更に目標とす
る位置をワーク内部に取り直して接触作業を行うなどで
ある。このように、再生自動運転時の作業内容の合否を
自動で行うことができるようになり、教示時において作
業者が接触状態を目視で判断していたことを、再生運転
時にも教示時と同様の接触状態にあるかを判断できるよ
うになり、作業効率を上げることができる。更に、第７
の発明である外力推定手段５３として、外乱推定オブザ
ーバを用いる。外力推定手段５３の推定結果が予め決め
られた閾値よりも大きい場合、過大な外力が作用し接触
作業が失敗したと判断して、手段５４により、制御状態
量の変更や作業プログラムの内容の変更や外部にアラー
ムの発生などを行う。また、図示はしないが、外力推定
手段５３の代わりに第３の発明である力センサなどの力
検出手段３１と力検出手段３１から得られた力・トルク
情報を用いても良い。Here, the comparing means 51 of the sixth invention compares the position FB with the second teaching point to determine whether the difference is within a predetermined threshold value. If it falls within the threshold, it is determined that the contact state has become the same as the contact state at the time of the teaching operation, and the result is passed, and the process is switched to the next step. If the value does not fall within the threshold value within a predetermined time, the contact state is determined to be rejected, and the control state amount of the servo system is changed and the contents of the work program are changed. This is because, for example, the control rigidity of the robot is further reduced and the contact work is performed again from the original approach point to the first teaching point, or the contact work is performed by relocating a target position inside the work. It is. In this way, it is possible to automatically perform the pass / fail of the work content at the time of the automatic regeneration operation, and that the worker visually judges the contact state at the time of the teaching, the same as at the time of the teaching at the time of the regeneration operation. It is possible to determine whether or not there is a contact state, and work efficiency can be increased. Furthermore, the seventh
A disturbance estimating observer is used as the external force estimating means 53 according to the invention. If the estimation result of the external force estimating means 53 is larger than a predetermined threshold value, it is determined that an excessive external force has acted and the contact work has failed, and the means 54 changes the control state amount or changes the contents of the work program. And generate alarms externally. Although not shown, a force detecting means 31 such as a force sensor according to the third invention and force / torque information obtained from the force detecting means 31 may be used in place of the external force estimating means 53.
【００１９】次に、実際の教示作業を図８に示して、教
示点作成方法について述べる。ここでは、ロボットのエ
ンドエフェクタをワークに押し付けて、面合わせを行う
仮組作業を例にする。図８のアプローチステップ（１）
では、教示者は操作ペンダント上で柔軟制御手段を有効
にして、対象物であるワーク６１のアプローチ点からワ
ーク表面の方向（ここではＲz方向）に、操作ペンダン
トの手動操作にてロボット６０を移動させる。図示の作
用点Ｐbは、ロボット６０の制御点のことである。図８
の倣い動作ステップ（２）では、エンドエフェクタ６２
がワーク６１に接触した際には、ロボット６０は柔軟制
御手段により倣い動作を行う。更に、教示者は操作ペン
ダントからロボット６０を押し付ける方向の指令を払い
出すことで、エンドエフェクタ６２をワーク６１に十分
接触させる。図８の面合わせステップ（３）では、面合
わせが完了したと教示者が判断したら、操作ペンダント
上の教示点入力ボタンを押す。図示の指令位置Ｐcは、
教示者が押し付ける指令を出し続けたことにより、ロボ
ットへの指令が内部に入り込んだ指令位置である。図８
の教示点作成ステップ（４）では、位置作成手段によ
り、モータの現在位置から演算されたワーク表面上の位
置で第２の教示点Ｐ2を作成し、更にワーク表面から予
め定められた距離αだけツールの指定された方向に移動
した位置で第１の教示点Ｐ1を作成して、第１の教示点
Ｐ1と第２の教示点Ｐ2を位置記憶手段により制御装置の
メモリに記憶する。教示点が記憶された時点で、ワーク
６１内部に入り込んでいる指令位置をモータの現在位置
から再作成し、位置速度制御系の位置偏差と速度偏差を
クリアする。これは、次ステップへの移動の際に再びロ
ボット６０がワーク６１内部に入り込もうとしたり、過
大な力の発生を防ぐためである。教示者は操作ペンダン
トを手動操作して次の教示点にロボットを誘導し、一度
エンドエフェクタ６２をワーク６１から離し、次の教示
点での作業を繰り返す。Next, an actual teaching operation will be described with reference to FIG. Here, a temporary assembling operation in which the end effector of the robot is pressed against the workpiece to perform the surface matching will be described as an example. Approach step (1) in Fig. 8
Then, the instructor activates the flexible control means on the operation pendant, and moves the robot 60 by manual operation of the operation pendant from the approach point of the target work 61 to the work surface direction (here, the Rz direction). Let it. The illustrated action point Pb is a control point of the robot 60. FIG.
In the copying operation step (2), the end effector 62
When the robot contacts the workpiece 61, the robot 60 performs the copying operation by the flexible control means. Further, the instructor pays out a command in a direction of pressing the robot 60 from the operation pendant, so that the end effector 62 sufficiently contacts the work 61. In the face matching step (3) in FIG. 8, when the teacher determines that the face matching is completed, the teaching point input button on the operation pendant is pressed. The command position P c shown in the figure is:
This is the command position where the command to the robot has entered inside due to the instructor continuing to issue the command to be pressed. FIG.
In point of teaching creation step (4), the position creation means, the distance the second to create a teaching point P 2 at a location on the calculated workpiece surface from the current position of the motor, a predetermined further from the workpiece surface α just moved to the specified direction of the tool position to create a first taught point P 1, stored in memory of the control unit by the position storing means first taught point P 1 and the second teaching point P 2 I do. When the teaching point is stored, the command position entering the inside of the work 61 is recreated from the current position of the motor, and the position deviation and the speed deviation of the position / speed control system are cleared. This is to prevent the robot 60 from trying to enter the inside of the work 61 again or to generate an excessive force when moving to the next step. The instructor manually operates the operation pendant to guide the robot to the next teaching point, once separates the end effector 62 from the work 61, and repeats the work at the next teaching point.
【００２０】次に、教示作業で得られた第１の教示点Ｐ
1と第２の教示点Ｐ2を用いて、再生自動運転を行う際の
説明を、図９を用いて行う。教示作業と同様に再生自動
運転時も柔軟制御手段を用いて、接触作業を行うように
する。図９のアプローチステップ（１）では、ワーク６
１へのアプローチ点Ｐaまで、ロボットを再生自動運転
させる。ここで、柔軟制御手段が有効になるように、作
業プログラムを作成する。図９の倣い動作ステップ
（２）では、アプローチＰa点から第１の教示点Ｐ1を目
標位置として、ロボット６０を動作させる。第１の教示
点Ｐ1に到達する前にエンドエフェクタ６２はワーク６
１に接触するが、柔軟制御手段が働くため、ワーク６１
に対して倣い動作する。図９の面合わせステップ（３）
では、第１の教示点Ｐ1に対する指令が払い出された時
点で、第２の教示点Ｐ2とロボット６０の現在位置を比
較して、その差が予め決められた閾値内に入っている場
合は、面合わせが完了したと判断して、次のステップに
向かう。第２の教示点Ｐ2とロボット６０の現在位置の
差が閾値内に入らない場合は、面合わせが完了しなかっ
たと判断する。面合わせが未完の場合は、外部機器にア
ラームを発生させるか、柔軟制御手段の柔らかさの条件
を変更して再実行するか、別の作業プログラムに移行す
るなどの処理を行う。Next, the first teaching point P obtained in the teaching operation
1 and using the second teaching point P 2, a description of when performing reproduction automatic operation is performed with reference to FIG. Similar to the teaching operation, the contact operation is performed using the flexible control means also during the automatic regeneration operation. In approach step (1) of FIG.
Approach point for 1 to P a, is reproduced automatically operated robots. Here, a work program is created so that the flexible control means becomes effective. In copying operation step (2) in FIG. 9, as the target position a first taught point P 1 from approach P a point to operate the robot 60. The end effector 62 before reaching the first teaching point P 1 is the workpiece 6
However, since the flexible control means works, the work 61
To follow Surface matching step (3) in FIG.
So when the command for the first teaching point P 1 is paid out, by comparing the current position of the second teaching point P 2 and the robot 60, is within a threshold the difference is a predetermined In this case, it is determined that the matching has been completed, and the process proceeds to the next step. If the difference in the current position of the second teaching point P 2 and the robot 60 is not within the threshold, it is determined that the surface alignment has not been completed. If the matching is not completed, processing such as generating an alarm in an external device, changing the softness condition of the flexible control means and re-executing the process, or shifting to another work program is performed.
【００２１】[0021]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、下記
の効果を奏する。 （１）ロボットの教示作業で柔軟制御手段を用いること
でロボットを対象物に接触させながらの教示が可能とな
り、対象物の表面と内部に教示点を自動作成することが
できる。また、教示作業時に柔軟制御手段を用いること
で、教示者は安心してロボットをワークに接触させるこ
とができるため、教示者の精神的及び肉体的負担を減少
させ、教示時間を短縮することができる。 （２）更に、再生自動運転時には作成された２個の教示
点を用いることで、ワークの加工誤差や位置ズレの影響
を受けず安定した接触状態が得られ、接触状態の監視や
作業条件の選択を自動で行うことが可能である。よっ
て、製品の合格率が上がり、タクトタイムの短縮も図る
ことができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) By using the flexible control means in the teaching operation of the robot, teaching can be performed while the robot is in contact with the object, and teaching points can be automatically created on the surface and inside of the object. Further, by using the flexible control means during the teaching operation, the instructor can make the robot contact the workpiece with peace of mind, so that the mental and physical burden on the instructor can be reduced and the teaching time can be shortened. . (2) Further, by using the two teaching points created during the automatic regeneration operation, a stable contact state can be obtained without being affected by a processing error or a positional deviation of the work, and the monitoring of the contact state and the monitoring of the working conditions can be performed. The selection can be made automatically. Therefore, the pass rate of the product is increased, and the tact time can be reduced.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明の第１の基本構成を示す制御ブロック
図である。FIG. 1 is a control block diagram showing a first basic configuration of the present invention.
【図２】 本発明の第２の基本構成を示す制御ブロック
図である。FIG. 2 is a control block diagram showing a second basic configuration of the present invention.
【図３】 本発明の第３の基本構成を示す制御ブロック
図である。FIG. 3 is a control block diagram showing a third basic configuration of the present invention.
【図４】 本発明の第４の基本構成を示す制御ブロック
図である。FIG. 4 is a control block diagram showing a fourth basic configuration of the present invention.
【図５】 本発明の第１の具体的実施例での制御ブロッ
ク図である。FIG. 5 is a control block diagram according to a first specific example of the present invention.
【図６】 本発明の第２の具体的実施例での制御ブロッ
ク図である。FIG. 6 is a control block diagram according to a second specific example of the present invention.
【図７】 本発明の第３の具体的実施例での制御ブロッ
ク図である。FIG. 7 is a control block diagram according to a third specific example of the present invention.
【図８】 本発明のアプリケーション適用の教示作業例
を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a teaching operation to which an application of the present invention is applied.
【図９】 本発明のアプリケーション適用の再生自動運
転例を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a regeneration automatic operation to which an application of the present invention is applied.
【図１０】 従来の制御方式を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a conventional control method.
１０ 位置速度制御系、１１ 位置制御器、１２ 微分
器、１３ 速度制御器、１４ 速度制御比例器、１５
速度制御積分器、１６ 柔軟制御手段、１７ 速度制御
積分制限器、１８ トルク制限器、２０ モータ、２１
位置検出器、２２ 位置作成手段、２２１ 現在位置
作成手段、２２２ 第１教示点作成手段、２２３ 逆変
換部、２３ 位置記憶手段、２３１ 第１教示点記憶手
段、２３２第２教示点記憶手段、３１ 力検出器、３２
力制御手段、３２１ 運動モデル演算部、３２２ 逆
変換部、４１ 重力トルク算出手段、４２ 重力トルク
補償手段、５１ 比較器、５２ 接触作業時のワークの
接触状態を監視する手段またはサーボの制御状態量を変
更する手段または作業プログラムの内容を変更する手
段、５３ 外力推定手段、５４ 制御状態量を変更する
手段または作業プログラムの内容を変更する手段または
外部にアラームを発生する手段、５５ 力検出器、６０
ロボット、６１ ワーク、６２ エンドエフェクタReference Signs List 10 position speed control system, 11 position controller, 12 differentiator, 13 speed controller, 14 speed control proportional unit, 15
Speed control integrator, 16 flexible control means, 17 speed control integration limiter, 18 torque limiter, 20 motor, 21
Position detector, 22 position creation means, 221 current position creation means, 222 first teaching point creation means, 223 inverse conversion section, 23 position storage means, 231 first teaching point storage means, 232 second teaching point storage means, 31 Force detector, 32
Force control means, 321 Motion model calculation section, 322 Inversion section, 41 Gravity torque calculation means, 42 Gravity torque compensation means, 51 Comparator, 52 Means for monitoring the contact state of the work during the contact work or servo control state quantity , Means for changing the contents of the work program, 53 external force estimating means, 54 means for changing the control state quantity or means for changing the contents of the work program or means for generating an external alarm, 55 force detector, 60
Robot, 61 work, 62 end effector
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５ Ｇ０５Ｄ 3/12 ３０５Ｖ // Ｇ０５Ｂ 11/36 ５０７ Ｇ０５Ｂ 11/36 ５０７Ｆ (72)発明者 安田 賢一 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 3F059 AA01 BA08 BC07 BC09 CA01 CA05 CA06 DA02 DA08 DC08 DD01 FA03 FA10 FB01 FB16 FB29 FC02 FC03 FC04 FC07 FC13 FC14 5H004 GA21 GB16 HA07 HB07 HB10 HB11 JB22 KA43 KA52 KB02 KB04 KB15 KB33 KB38 KC55 5H269 AB33 BB09 EE01 JJ02 NN07 QC09 QC10 SA03 SA11 5H303 AA10 BB03 BB09 BB15 DD01 KK02 KK03 KK08 KK17 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) G05D 3/12 305 G05D 3/12 305V // G05B 11/36 507 G05B 11/36 507F (72) Inventor Kenichi Yasuda Fukuoka 2F, Kurosaki Castle Stone, Yahata-Nishi-ku, Kitakyushu-shi, Fukushima Prefecture F-term (reference) HB11 JB22 KA43 KA52 KB02 KB04 KB15 KB33 KB38 KC55 5H269 AB33 BB09 EE01 JJ02 NN07 QC09 QC10 SA03 SA11 5H303 AA10 BB03 BB09 BB15 DD01 KK02 KK03 KK08 KK17
Claims (7)
角度を計測する位置検出器を持つロボットの制御装置で
あって、前記制御回路が、位置指令と前記位置検出器に
より計測された位置信号との偏差に位置ゲインを乗じる
位置制御器と、この位置制御器の出力と前記位置信号を
微分した信号との偏差に基づいて速度指令を出力する速
度制御器と、この速度制御器の出力に比例ゲインを乗じ
る速度制御比例器および積分演算を行う速度制御積分器
とにより構成されるロボットの制御装置において、 前記制御回路の速度制御積分器の後段に設けた速度制御
積分制限器と、この速度制御積分制限器の出力と前記速
度制御比例器の出力との加算点の後段に設けたトルク制
限器からなる柔軟制御手段と、前記位置検出器からロボ
ット座標系での現在位置を演算して前記現在位置から予
め決められた一定量だけ対象物体の表面内部に第１の教
示点を作成する位置作成手段と、前記第１の教示点を記
憶する位置記憶手段とを有することを特徴とするロボッ
トの制御装置。1. A control device for a robot having a control circuit for a motor for driving a joint and a position detector for measuring a joint angle, the control circuit comprising: a position command and a position signal measured by the position detector. A position controller that multiplies the deviation of the position signal by a position gain, a speed controller that outputs a speed command based on a deviation between the output of the position controller and a signal obtained by differentiating the position signal, and an output of the speed controller. In a robot control device comprising a speed control proportional device for multiplying a proportional gain and a speed control integrator for performing an integration operation, a speed control integration limiter provided at a stage subsequent to the speed control integrator of the control circuit; A flexible control means comprising a torque limiter provided at a stage subsequent to the addition point of the output of the control integration limiter and the output of the speed control proportional unit; and a current position in the robot coordinate system from the position detector. And a position storage means for generating a first teaching point inside the surface of the target object by a predetermined amount from the current position, and a position storage means for storing the first teaching point. A control device for a robot, comprising:
する第２教示点記憶手段をさらに有することを特徴とす
る請求項１記載のロボットの制御装置。2. The robot controller according to claim 1, further comprising a second teaching point storage unit that stores the current position as a second teaching point.
検出手段から得られた力情報を元にロボットを駆動する
モータの位置、速度、またはトルクを制御する力制御手
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 flexible control means includes a force detection means and a force control means for controlling a position, a speed or a torque of a motor for driving a robot based on force information obtained from the force detection means. The control device for a robot according to claim 1 or 2, wherein
を算出する手段と前記重力トルクを補償する手段とを有
することを特徴とする請求項１，２または３記載のロボ
ットの制御装置。4. The robot control device according to claim 1, further comprising: means for calculating a gravitational torque acting on each joint of the robot; and means for compensating for the gravitational torque.
節座標系での角度として記憶する方法である請求項１か
ら４のいずれかの項に記載のロボットの制御装置。5. The robot control apparatus according to claim 1, wherein the first and second teaching point storage means stores the angle as an angle in a joint coordinate system.
前記柔軟制御を行う手段と前記第１の教示点の位置を指
令位置とする手段と前記第２の教示点の位置とロボット
の現在位置を比較する手段と比較結果に基づいて接触状
態の監視，制御状態量の変更，または作業内容の変更を
行う手段を有することを特徴とする請求項１から５のい
ずれかの項に記載のロボットの制御装置。6. A means for performing the flexible control at the time of automatic operation of program reproduction of the robot, a means for setting the position of the first teaching point as a command position, and comparing the position of the second teaching point with the current position of the robot. 6. The robot control apparatus according to claim 1, further comprising: means for monitoring a contact state, changing a control state amount, or changing a work content based on the means and the comparison result. .
くは検出する手段と推定結果もしくは検出結果に応じて
制御状態量の変更，作業プログラム内容の変更，または
外部にアラームを発生する手段とを有することを特徴と
する請求項１から６のいずれかの項に記載のロボットの
制御装置。7. A robot has means for estimating or detecting a force received from the outside world and means for changing a control state quantity, changing a work program content, or generating an external alarm according to the estimation result or the detection result. The robot control device according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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