JP2002166381A - Tool information self-diagnosis device for robot and method thereof - Google Patents

Tool information self-diagnosis device for robot and method thereof

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JP2002166381A
JP2002166381A JP2000365516A JP2000365516A JP2002166381A JP 2002166381 A JP2002166381 A JP 2002166381A JP 2000365516 A JP2000365516 A JP 2000365516A JP 2000365516 A JP2000365516 A JP 2000365516A JP 2002166381 A JP2002166381 A JP 2002166381A
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JP
Japan
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tool information
robot
value
tool
self
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Application number
JP2000365516A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Hagiwara
萩原  淳
Yasuyuki Inoue
康之 井上
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a tool information self-diagnosis device for a robot capable of enhancing safety and reliability of a system by diagnosing whether a tool information in a tool information storage means is an error or not. SOLUTION: A robot controller 6 is constituted of the tool information storage means 5 for storing the tool information; a gravity calculating means 6a for calculating gravitational torque actuating respective shafts from the information of the tool information storage means 5; a robot control device 4 including a position loop 4a for conducting P(proportion) control and a speed loop 4b for conducting P(proportion) control and I(integration) control; and a gravitational torque compensating means 6b for calculating a torque command value Ta from the position loop 4a and the speed loop 4b and adding a gravitational torque calculated value Tm of the gravitational torque calculating means 6a to the torque command value Ta in order to output an output value Tref to a servomotor. A monitor means 6 for monitoring an error between the tool information from the tool information storage means 5 and an actual tool information value Tint, and an alarm generation means 7 for alarming when the error exceeds a predetermined value are also provided.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、サーボモータを駆
動源とするロボットにおいて、ロボット本体に負荷され
るツール等の治具の情報(重量や重心位置)が誤って設
定されていることを自動で診断し、値を修正したり、警
告を発するツール情報自己診断装置を備えたロボットの
制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot using a servo motor as a drive source, which automatically detects that information (weight and center of gravity) of a jig such as a tool applied to a robot body is set erroneously. The present invention relates to a robot control device including a tool information self-diagnosis device that diagnoses, corrects a value, and issues a warning.

【0002】[0002]

【従来の技術】ロボットを使用する場合、通常、ロボッ
トアーム先端にツール(溶接トーチやハンド等)を付加
して作業を行う。通常、このツールの情報(重量、重心
位置)はコントローラ内部にファイルなどの形で記憶さ
れている。ツールファイルにはオペレータが直接手入力
するものやロボット自身で推定して記憶する形式などが
ある。そこで記憶されたツールの情報は、ロボットの各
軸に作用する重力やイナーシャを計算するときに使用さ
れる。計算された各軸の重力値やイナーシャ値はロボッ
トの制御性能を向上するために次の3つのように使用さ
れる。 (1)重力分のトルクを補償する。 (2)計算されたイナーシャ値と使用できる許容トルク
の値から、加速や減速に必要な時間を決定する。 (3)ロボットの制御装置内部にロボットのモデルを有
し、そのモデルを使用して最適な動作に必要なトルク指
令を計算して、振動を低減したり軌跡を改善する。図4
が従来のロボット構成のブロック図である。図におい
て、41は制御対象であるロボットアームを表し、42
はロボットアーム先端に付加されたツールを示し、43
は1のロボットアームを駆動するサーボモータを表す。
また、48はロボットコントローラで、これはサーボモ
ータ43を制御する制御部44と、ツール42の情報
(重量、重心位置)をツールファイルとして記憶してお
くツール情報記憶手段45とを備えている。制御部44
は、通常、位置に対しては比例制御、速度に対しては比
例積分制御が行われる。
2. Description of the Related Art When a robot is used, a tool (welding torch, hand, or the like) is usually added to the end of a robot arm to perform work. Normally, information (weight, center of gravity) of this tool is stored in a file or the like in the controller. The tool file includes a file manually input by the operator and a format in which the robot estimates and stores the file itself. The tool information stored there is used when calculating gravity and inertia acting on each axis of the robot. The calculated gravity value and inertia value of each axis are used in the following three ways to improve the control performance of the robot. (1) Compensate for torque due to gravity. (2) The time required for acceleration or deceleration is determined from the calculated inertia value and the value of the allowable torque that can be used. (3) A robot model is provided inside the robot controller, and a torque command required for an optimal operation is calculated using the model to reduce vibration and improve a trajectory. FIG.
Is a block diagram of a conventional robot configuration. In the figure, reference numeral 41 denotes a robot arm to be controlled;
Indicates a tool added to the tip of the robot arm;
Denotes a servomotor that drives one robot arm.
Reference numeral 48 denotes a robot controller, which includes a control unit 44 for controlling the servo motor 43, and a tool information storage unit 45 for storing information (weight and center of gravity) of the tool 42 as a tool file. Control unit 44
In general, proportional control is performed on the position, and proportional integral control is performed on the speed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】このように従来のロボ
ット構成では、万が一コントローラ48へ設定されたツ
ール42の情報に間違いがあった場合も、それを診断す
る要素がないため、ロボットは間違いと気づかずに、そ
のまま各軸にかかる重力値やイナーシャ値を誤って計算
してしまうことになる。その結果として、各使用方法に
対応して以下の問題が生じていた。 (1)制御部44が重力補償を行っている場合、正確な
重力値を補償できなく、ロボットアームが重力のかかる
方向に落下したり、逆に上方に持ち上がったりして、非
常に危険な状態に陥ると行った問題が生じていた。 (2)間違ったツール情報から計算された、間違ったイ
ナーシャ値を使用して、加減速定数を算出する場合、加
減速時にモータ許容トルクを越え、トルク値が飽和した
り、逆に立ち上がり時間が非常に長くなったりするとい
う問題があった。 (3)間違ったツール情報から計算された、間違ったロ
ボットモデルを使用して制御を行うことにより、振動が
低減できなかったり、逆に発振したりするという問題が
あった。また、軌跡精度の低下などの問題も発生するこ
とがあった。さらに、特開平7−256577号公報に
記載の発明も、複数の駆動軸を有する産業ロボットの各
駆動軸における位置、速度、作動電流等の検出を介して
制御を行う産業ロボットの制御方法に関するもので、産
業ロボットの各リンクをそれぞれ駆動する電動機の動作
時の電流値等を検出し、検出された電流値及びリンク値
に基づいて産業ロボットの作動アーム先端部における力
とモーメントを、リンクの質量及び重心位置に基づいた
演算により算出して、警報発令及び産業ロボットの異常
時停止制御を行なうものであるが、これも記憶手段へ設
定されたツールの情報が間違いであるかどうかを自ら診
断するものではないので、やはり上記と同じ(1)〜
(3)の問題をかかえていた。本発明はこれらの欠点を
解決するもので、コントローラ48のツール情報記憶手
段45へ設定されたツール42の情報に間違いがあった
場合、それを自ら診断することのできるツール情報自己
診断装置を備えることにより、各軸にかかる重力値やイ
ナーシャ値を誤って計算してしまうことを回避すること
にある。
As described above, in the conventional robot configuration, if there is an error in the information of the tool 42 set in the controller 48, there is no element for diagnosing the error. The gravitational value and the inertia value applied to each axis are erroneously calculated without being noticed. As a result, the following problems have occurred according to each usage method. (1) When the control unit 44 is performing gravity compensation, an accurate gravity value cannot be compensated, and the robot arm may drop in a direction in which gravity is applied, or may be lifted upward, resulting in a very dangerous state. Had fallen into the problem that had gone. (2) If the acceleration / deceleration constant is calculated using the wrong inertia value calculated from the wrong tool information, the motor value exceeds the allowable torque during acceleration / deceleration, the torque value saturates, and conversely, the rise time increases. There was a problem that it became very long. (3) There is a problem in that the control cannot be performed using the wrong robot model calculated from the wrong tool information, so that the vibration cannot be reduced or oscillates. In addition, problems such as a decrease in trajectory accuracy may occur. Furthermore, the invention described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-256577 also relates to a method for controlling an industrial robot that performs control through detection of a position, a speed, an operating current, and the like on each drive axis of an industrial robot having a plurality of drive axes. Then, the current value and the like during operation of the motor driving each link of the industrial robot are detected, and the force and moment at the tip of the operating arm of the industrial robot are determined based on the detected current value and link value, and the mass of the link. And an alert based on the calculation based on the position of the center of gravity, and performs an alarm issuance and an abnormal stop control of the industrial robot. This also diagnoses whether the information of the tool set in the storage means is incorrect. Because it is not a thing, it is the same as above (1)-
(3) had the problem. The present invention solves these drawbacks, and includes a tool information self-diagnosis device capable of diagnosing errors in the information of the tool 42 set in the tool information storage means 45 of the controller 48 by itself. Thus, it is possible to avoid erroneous calculation of the gravity value and the inertia value applied to each axis.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本願の請求項1記載のロボットのツール情報自己診
断装置の発明は、サーボモータにより駆動されるツール
付きロボットを制御するロボットコントローラに用いら
れるツール情報自己診断装置であって、ツールの情報を
記憶しておくツール情報記憶手段からのツール情報と実
際のツールの情報の値の誤差が設定値以上となるかどう
かを監視する監視手段を備えたことを特徴とする。請求
項2記載の発明は、請求項1記載のロボットのツール情
報自己診断装置において、前記監視手段の監視結果、ツ
ール情報記憶手段に記憶されたツール情報と実際のツー
ルの情報の値の誤差が設定値以上となった場合に警告を
発する警告発生手段を備えたことを特徴とする。請求項
3記載の発明は、請求項1又は2記載のロボットのツー
ル情報自己診断装置において、前記監視手段が、実際の
ツールの情報の値として、ロボット制御装置内の速度ル
ープが行うI制御(積分制御)の出力値を用いた積分値
監視手段であることを特徴とする。請求項4記載の発明
は、請求項3記載のロボットのツール情報自己診断装置
において、前記積分器監視手段では、前記ツール情報記
憶手段からのツール情報として、ロボットの静止状態で
の積分値を用いることを特徴とする。請求項5記載の発
明は、請求項3記載のロボットのツール情報自己診断装
置において、前記積分器監視手段では、前記ツール情報
記憶手段からのツール情報として、ロボットの運動状態
での積分値を用いることを特徴とする。請求項6記載の
発明は、請求項3記載のロボットのツール情報自己診断
装置において、前記積分器監視手段では、前記ツール情
報記憶手段からのツール情報として、正逆動作時の積分
値を用いることを特徴とする。請求項7記載のロボット
コントローラの発明は、ツールの情報を記憶しておくツ
ール情報記憶手段と、該ツール情報記憶手段の情報から
各軸に作用する重力トルクを計算する重力計算手段と、
P制御(比例制御)を行なう位置ループと、P制御(比
例制御)とI制御(積分制御)とを行なう速度ループ
と、を有するロボット制御装置であって該位置ループと
該速度ループとからトルク指令値を得、該トルク指令値
に前記重力トルク計算手段の重力トルク計算値を加算し
てサーボモータに出力する重力トルク補償手段を有する
ロボット制御装置と、から成るロボットコントローラに
おいて、請求項1〜6のいずれか1項記載のツール情報
自己診断装置を備えたことを特徴とする。請求項8記載
のロボットの発明は、請求項7記載のロボットコントロ
ーラと、該ロボットコントローラにより制御されるサー
ボモータと、該サーボモータにより駆動されるロボット
アームと、該ロボットアームの先端に設けられたツール
と、から成るロボットにおいて、前記ツールが前記ロボ
ットアーム上に設置される溶接モータや電源であること
を特徴とする。請求項9記載の発明は、多軸から構成さ
れる請求項8記載のロボットにおいて、前記ツール情報
自己診断装置が、重力の作用する少なくとも1軸に適用
されていることを特徴とする。請求項10記載の発明
は、請求項8又は9記載のロボットにおいて、前記ツー
ル情報記憶手段には、ロボット自身で自動的に推定した
値が記憶されていることを特徴とする。請求項11記載
の発明は、請求項8〜10のいずれか1項記載のロボッ
トにおいて、前記ツール情報記憶部には、オペレータが
ツール情報の値を入力できることを特徴とする。請求項
12記載のロボットのツール情報自己診断方法の発明
は、サーボモータにより駆動されるツール付きロボット
を制御するロボットコントローラに適用されるツール情
報自己診断方法であって、ツールの情報を記憶してお
き、そこからのツール情報と実際のツールの情報の値の
誤差が設定値以上となるかどうかを監視することを特徴
とする。請求項13記載の発明は、請求項12記載のロ
ボットのツール情報自己診断方法において、前記監視の
結果、記憶されたツール情報と実際のツールの情報の値
の誤差が設定値以上となった場合に警告を発するように
したことを特徴とする。請求項14記載の発明は、請求
項13記載のロボットのツール情報自己診断方法におい
て、前記実際のツールの情報の値として、ロボット制御
装置内の速度ループが行うI制御(積分制御)の出力値
を用いることを特徴とする。請求項15記載の発明は、
請求項14記載のロボットのツール情報自己診断方法に
おいて、前記記憶されたツール情報として、ロボットの
静止状態での積分値を用いることを特徴とする。請求項
16記載の発明は、請求項14記載のロボットのツール
情報自己診断方法において、前記記憶されたツール情報
として、ロボットの運動状態での積分値を用いることを
特徴とする。請求項17記載の発明は、請求項14記載
のロボットのツール情報自己診断方法において、前記記
憶されたツール情報として、正逆動作時の積分値を用い
ることを特徴とする。以上のように、本発明によれば、
このようなツール情報記憶手段45のツール情報に間違
いがあった場合、それを自ら簡単に診断することのでき
るようになり、また、間違っていた場合には警告を発す
るので、各軸にかかる重力値やイナーシャ値を誤って計
算してしまうことが回避でき、システムの安全性と信頼
性が一層高まることとなる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the invention of a robot tool information self-diagnosis apparatus according to claim 1 of the present invention is directed to a robot controller for controlling a robot with a tool driven by a servomotor. A tool information self-diagnosis device to be used, wherein monitoring means for monitoring whether an error between the tool information from the tool information storage means for storing tool information and the actual tool information value is equal to or greater than a set value. It is characterized by having. According to a second aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis device for a robot according to the first aspect, an error between a monitoring result of the monitoring unit and a value of the tool information stored in the tool information storage unit and an actual value of the tool information is obtained. A warning issuance means for issuing a warning when the value is equal to or more than the set value is provided. According to a third aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis device for a robot according to the first or second aspect, the monitoring means performs I control (I-control ( (Integral control) using an output value of the integral control. According to a fourth aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis device for a robot according to the third aspect, the integrator monitoring means uses an integrated value in a stationary state of the robot as tool information from the tool information storage means. It is characterized by the following. According to a fifth aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis device for a robot according to the third aspect, the integrator monitoring means uses an integrated value in a motion state of the robot as tool information from the tool information storage means. It is characterized by the following. According to a sixth aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis device for a robot according to the third aspect, the integrator monitoring means uses an integrated value at the time of forward / reverse operation as tool information from the tool information storage means. It is characterized by. According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a robot controller, wherein: tool information storage means for storing tool information; gravity calculation means for calculating a gravitational torque acting on each axis from the information in the tool information storage means;
A robot control device having a position loop for performing P control (proportional control), and a speed loop for performing P control (proportional control) and I control (integral control), wherein a torque is obtained from the position loop and the speed loop. A robot controller having a gravitational torque compensating means for obtaining a command value, adding the gravitational torque calculation value of the gravitational torque calculating means to the torque command value, and outputting the result to a servomotor. 6. A tool information self-diagnosis device according to any one of 6. According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a robot controller according to the seventh aspect, a servo motor controlled by the robot controller, a robot arm driven by the servo motor, and a robot arm provided at a tip of the robot arm. And a tool comprising a welding motor and a power source installed on the robot arm. According to a ninth aspect of the present invention, in the robot according to the eighth aspect, the tool information self-diagnosis device is applied to at least one axis on which gravity acts. According to a tenth aspect of the present invention, in the robot according to the eighth or ninth aspect, the tool information storage means stores a value automatically estimated by the robot itself. According to an eleventh aspect of the present invention, in the robot according to any one of the eighth to tenth aspects, an operator can input a value of tool information into the tool information storage unit. An invention of a tool information self-diagnosis method for a robot according to claim 12 is a tool information self-diagnosis method applied to a robot controller that controls a tool-equipped robot driven by a servomotor, wherein the tool information is stored. And monitoring whether or not the error between the tool information therefrom and the value of the actual tool information is greater than or equal to a set value. According to a thirteenth aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis method for a robot according to the twelfth aspect, as a result of the monitoring, an error between a value of the stored tool information and an actual value of the tool information is equal to or larger than a set value. A warning is issued to the user. According to a fourteenth aspect of the present invention, in the method of self-diagnosing tool information for a robot according to the thirteenth aspect, an output value of I control (integral control) performed by a speed loop in the robot controller as the value of the information of the actual tool. Is used. The invention according to claim 15 is
The robot tool information self-diagnosis method according to claim 14, wherein the stored tool information is an integrated value of the robot in a stationary state. According to a sixteenth aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis method for a robot according to the fourteenth aspect, an integrated value in a motion state of the robot is used as the stored tool information. According to a seventeenth aspect of the present invention, in the tool information self-diagnosis method for a robot according to the fourteenth aspect, an integrated value at the time of forward / reverse operation is used as the stored tool information. As described above, according to the present invention,
If there is an error in the tool information of the tool information storage means 45, it is possible to easily diagnose the error by itself, and if it is incorrect, a warning is issued. Incorrect calculation of the value or the inertia value can be avoided, and the safety and reliability of the system are further improved.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図1
〜図3に基づいて説明する。図1は本発明の基本的構成
を説明するブロック図である。同図において、1は制御
対象であるロボットアームを、2はロボットアーム1の
先端に付加されたツールを、3はロボットアーム1を駆
動するサーボモータを表している。また、4はサーボモ
ータ3を制御する制御部であり、通常、位置に対しては
比例制御が、速度に対しては比例積分制御が行われる。
5はツール2の情報(重量、重心位置)をツールファイ
ルとして記憶しておくツール情報記憶手段であり、6は
ツール情報記憶手段5に記憶されたツール情報が正しい
かどうかを判断するツール情報自己診断手段である。7
はツール情報自己診断手段6でツール2の情報が誤りで
あると判断された場合、直ちに警告を発する警告発生手
段である。また、制御部4から警告発生手段7までの各
手段はロボットコントローラ8の内部に設けられてい
る。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a basic configuration of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a robot arm to be controlled, 2 denotes a tool added to the tip of the robot arm 1, and 3 denotes a servomotor for driving the robot arm 1. Reference numeral 4 denotes a control unit for controlling the servomotor 3, which normally performs proportional control on position and proportional integral control on speed.
Reference numeral 5 denotes tool information storage means for storing information (weight, center of gravity position) of the tool 2 as a tool file. Reference numeral 6 denotes tool information self-information for determining whether the tool information stored in the tool information storage means 5 is correct. It is a diagnostic means. 7
Is a warning generating means for immediately issuing a warning when the tool information self-diagnosis means 6 determines that the information of the tool 2 is incorrect. Each unit from the control unit 4 to the warning generation unit 7 is provided inside the robot controller 8.

【0006】次に、これらの各手段の動作の詳細につい
て図2に基づいて説明する。図2は図1の制御部とツー
ル情報自己診断部を具体的に示すブロック図である。ま
ず最初に、図2で使われている記号の内容は次の通りで
ある。 θref:位置指令値 Kp :位置ループゲイン Kv :速度ループゲイン Ki :速度ループ積分ゲイン S :ラプラス演算子(微分を表す) 1/S :積分を表す Ta :重力補償前のトルク指令値 Tref:重力補償後のトルク指令値 Tmg :重力トルク計算値 Tint:速度ループ積分値 次にツール情報自己診断手段の内容について詳細に説明
する。まず、ツール情報記憶部5に記憶されたツール2
の情報を使用して重力計算部6aで各軸に作用する重力
トルク値Tmgを演算する。次に、重力補償部6bで
は、演算されたこの重力トルク値Tmgを、モータ3に
出力する予定の元々のトルク指令値Taに加算して、重
力補償後のトルク指令値Trefを作成する。 Tref=Ta+Tmg・・・(1) 結果として、モータ3へのトルク指令値はTrefにな
る。この処理を常時行いながら、積分器監視部6cで
は、速度ループ4bの積分値Tintを、予め設定した
Tlimitと比較することにより、積分値Tintを
監視する。ここで、Tlimitの値は軸毎に作用する
摩擦等の大きさから設定できる値である。
Next, the operation of each of these means will be described in detail with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram specifically showing the control unit and the tool information self-diagnosis unit of FIG. First, the contents of the symbols used in FIG. 2 are as follows. θref: Position command value Kp: Position loop gain Kv: Velocity loop gain Ki: Velocity loop integral gain S: Laplace operator (representing differentiation) 1 / S: Representing integration Ta: Torque command value before gravity compensation Tref: gravity Compensated torque command value Tmg: gravity torque calculation value Tint: speed loop integral value Next, the contents of the tool information self-diagnosis means will be described in detail. First, the tool 2 stored in the tool information storage unit 5
The gravity calculation unit 6a calculates the gravitational torque value Tmg acting on each axis using this information. Next, the gravity compensation unit 6b adds the calculated gravity torque value Tmg to the original torque command value Ta to be output to the motor 3 to create a torque command value Tref after gravity compensation. Tref = Ta + Tmg (1) As a result, the torque command value to the motor 3 becomes Tref. While constantly performing this process, the integrator monitoring unit 6c monitors the integrated value Tint by comparing the integrated value Tint of the speed loop 4b with a preset Tlimit. Here, the value of Tlimit is a value that can be set from the magnitude of friction or the like acting on each axis.

【0007】以下にそれぞれの状態での、速度ループ積
分器に現れる値の説明とTlimitの設定の仕方を説
明する。 1.静止状態:止まっている状態では、以下の二つが現
れる。 重力 + 静止摩擦 よって、Tlimitには、静止摩擦の大きさ以上を設
定すればよい。 2.運動状態:運動中には以下の4つが作用する。 重力 + 動摩擦 + 加減速トルク + 他軸からの
干渉力、遠心力等 この場合は、Tlimitには重力以外の3つを含んだ
値を設定しなくてはならない。よって、ツール診断の精
度は悪くなる。ただし、動作を低速で行うことにより、
加減速トルクと他軸からの干渉力、遠心力等はほとんど
0と見なせるため、その場合はTlimitは動摩擦以
上に設定すればよい。 3.正逆動作時:正方向動作と逆方向動作を低速で行う
ことにより、以下のようになる。 (1)正方向動作時 重力 + 動摩擦 (2)逆方向動作時 重力 − 動摩擦 (1)と(2)から分かるように、動摩擦は互いに逆方
向に同じ大きさで現れるため、(1)と(2)の値を加
算すれば、積分器には重力の影響だけが現れることにな
る。 (1)+(2)の時 重力 + 重力 よって、正逆動作を低速で行った時の積分器を監視すれ
ば、摩擦の影響を考慮する必要がなくなり、Tlimi
tを非常に小さく設定することが可能になる。すなわ
ち、診断の精度が上がることになる。そして、Tint
の絶対値がTlimitを越えたときにツール情報が誤
っていると判断し、警告発生部7に信号を送り、警告発
生部7は操作パネルやプログラムペンダントに警告を表
示する。また、警告発生部7では、その時のツール情報
のうち、どれが間違っているかを推定し警告情報に記載
することも可能である。
[0007] In the following, a description will be given of a value appearing in the speed loop integrator and a method of setting Tlimit in each state. 1. Stationary state: When stopped, the following two appear. Gravity + static friction Therefore, Tlimit may be set to a value equal to or larger than the static friction. 2. Exercise state: The following four act during exercise. Gravity + dynamic friction + acceleration / deceleration torque + interference force from other axes, centrifugal force, etc. In this case, the value including three other than gravity must be set for Tlimit. Therefore, the accuracy of tool diagnosis deteriorates. However, by operating at low speed,
Since the acceleration / deceleration torque, the interference force from other axes, the centrifugal force, and the like can be regarded as almost 0, in that case, Tlimit may be set to be equal to or more than the dynamic friction. 3. During forward / reverse operation: By performing forward and reverse operations at a low speed, the following is achieved. (1) Gravity + dynamic friction during forward operation (2) Gravity-dynamic friction during reverse operation As can be seen from (1) and (2), kinetic friction appears in the opposite direction with the same magnitude, so (1) and ( If the value of 2) is added, only the effect of gravity appears on the integrator. (1) + (2) Gravity + Gravity Therefore, if the integrator is monitored when the forward / reverse operation is performed at a low speed, it is not necessary to consider the influence of friction, and Tlimi
It becomes possible to set t very small. That is, the accuracy of diagnosis is improved. And Tint
When the absolute value of exceeds Tlimit, it is determined that the tool information is incorrect, and a signal is sent to the warning generator 7, which displays a warning on the operation panel or the program pendant. Further, the warning generation unit 7 can estimate which of the tool information at that time is wrong and write it in the warning information.

【0008】図3は本発明のロボット制御装置を実現す
るハード構成を示すブロック図である。同図において、
ロボット制御装置30には全体を司るメインのプロセッ
サボード31があり、プロセッサボード31にはプロセ
ッサ31a、ROM31b、RAM31c及び不揮発性
メモリ31dがある。プロセッサ31aはROM31b
にしたがってロボット制御装置30全体を制御する。R
AM31cには各種のデータが格納されている。不揮発
性メモリ31dには、ロボット100の動作プログラム
等がROM31bからロードされている。プロセッサボ
ード31はバス37に結合されている。本実施の形態で
示すツール情報自己診断のための各計算は、ディジタル
サーボ制御回路32内部で計算される、ソフトウェアに
よる機能である。ディジタルサーボ制御回路32はバス
37に結合され、プロセッサボード31からの指令によ
って、サーボアンプ33を経由して、サーボモータ30
1、302、303、304、305及び306を駆動
する。これらのサーボモータはロボット100に内蔵さ
れ、ロボット100の各軸を動作させる。シリアルポー
ト34はバス37に結合され、教示操作盤38やその他
のRS232C機器39と接続されている。教示操作盤
38はロボットへの教示点入力に使用される。大容量メ
モリ35にはティーチングデータ等が格納される。ま
た、I/O36をへて外部とのデータ及び信号等の入出
力が行われる。
FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration for realizing the robot control device of the present invention. In the figure,
The robot control device 30 has a main processor board 31 that controls the whole, and the processor board 31 has a processor 31a, a ROM 31b, a RAM 31c, and a nonvolatile memory 31d. Processor 31a is ROM 31b
Controls the entire robot controller 30 according to the following. R
The AM 31c stores various data. The operation program of the robot 100 and the like are loaded from the ROM 31b into the nonvolatile memory 31d. Processor board 31 is coupled to bus 37. Each calculation for the tool information self-diagnosis shown in the present embodiment is a function by software calculated inside the digital servo control circuit 32. The digital servo control circuit 32 is connected to a bus 37 and receives a command from the processor board 31 via a servo amplifier 33 to
1, 302, 303, 304, 305 and 306 are driven. These servo motors are built in the robot 100 and operate each axis of the robot 100. The serial port 34 is connected to a bus 37 and is connected to a teaching operation panel 38 and other RS232C devices 39. The teaching operation panel 38 is used for inputting teaching points to the robot. The large-capacity memory 35 stores teaching data and the like. Further, input / output of data, signals, and the like with the outside is performed via the I / O 36.

【0009】[0009]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ロ
ボットのアーム先端に付加したツール情報の設定値を使
用して常時重力補償を行い、その時の速度ループの積分
器の値を監視することにより、ロボット自身で自動的に
設定されたツール情報が正確かどうかを診断するため、
万が一、オペレータがツールの情報(重量と重心位置)
を誤って入力した場合や、自動で負荷推定を行う機能の
計算結果が正しくない場合にも、ツール情報が正しいか
どうかの判断をし、間違っていた場合には、警告を発す
ることにより、システムの安全性、信頼性が高まるとい
う効果がある。
As described above, according to the present invention, gravity compensation is always performed using the set value of the tool information added to the end of the robot arm, and the value of the integrator of the speed loop at that time is monitored. In order to diagnose whether the tool information automatically set by the robot itself is accurate,
In the unlikely event that the operator has information on the tool (weight and center of gravity)
If you enter the wrong information or if the calculation result of the automatic load estimation function is incorrect, the system judges whether the tool information is correct and issues a warning if it is incorrect. This has the effect of increasing safety and reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の基本構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】図1の制御部とツール情報自己診断部を具体的
に示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram specifically showing a control unit and a tool information self-diagnosis unit of FIG. 1;

【図3】本発明を実現するハード構成を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a hardware configuration for realizing the present invention.

【図4】従来装置の構成を示すブロック図FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御対象であるロボットアーム 2 ロボットアーム先端に付加されたツール 3 ロボットアームを駆動するサーボモータ 4 サーボモータ制御部 4a 位置ループ 4b 速度ループ 5 ツール2の情報(重量、重心位置)をツールファイ
ルとして記憶しておくツール情報記憶手段 6 ツール情報記憶手段5に記憶されたツール情報が正
しいかどうかを判断するツール情報自己診断手段 6a 重力計算部 6b 重力補償部 6c 積分器監視部 7 ツール情報自己診断手段6でツールの情報が誤りで
あると判断された場合、直ちに警告を発する警告発生手
段 8 ロボットコントローラ 30 ロボット制御装置 301、302、303、304、305、306 サ
ーボモータ 31 プロセッサボード 31a プロセッサ 31b ROM 31c RAM 31d 不揮発性メモリ 32 ディジタルサーボ制御回路 33 サーボアンプ 34 シリアルポート 35 大容量メモリ 36 I/O 37 バス 38 教示操作盤 39 RS232C機器 100 ロボット θref:位置指令値 Kp :位置ループゲイン Kv :速度ループゲイン Ki :速度ループ積分ゲイン S :ラプラス演算子(微分を表す) 1/S :積分を表す Ta :重力補償前のトルク指令値 Tref:重力補償後のトルク指令値 Tmg :重力トルク計算値 Tint:速度ループ積分値
1 Robot arm to be controlled 2 Tool added to the tip of robot arm 3 Servo motor for driving robot arm 4 Servo motor controller 4a Position loop 4b Speed loop 5 Information of tool 2 (weight, center of gravity) as tool file Tool information storage means 6 to be stored Tool information self-diagnosis means for judging whether the tool information stored in the tool information storage means 5 is correct 6a Gravity calculation section 6b Gravity compensation section 6c Integrator monitoring section 7 Tool information self-diagnosis section When the means 6 determines that the tool information is incorrect, a warning issuance means for immediately issuing a warning 8 Robot controller 30 Robot controller 301, 302, 303, 304, 305, 306 Servo motor 31 Processor board 31a Processor 31b ROM 31c RAM 31 Non-volatile memory 32 Digital servo control circuit 33 Servo amplifier 34 Serial port 35 Large capacity memory 36 I / O 37 Bus 38 Teaching operation panel 39 RS232C device 100 Robot θref: Position command value Kp: Position loop gain Kv: Speed loop gain Ki: Speed loop integration gain S: Laplace operator (represents differentiation) 1 / S: Represents integration Ta: Torque command value before gravity compensation Tref: Torque command value after gravity compensation Tmg: Gravity torque calculation value Tint: Speed loop integration value

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サーボモータにより駆動されるツール付
きロボットを制御するロボットコントローラに用いられ
るツール情報自己診断装置であって、 ツールの情報を記憶しておくツール情報記憶手段からの
ツール情報と実際のツールの情報の値の誤差が設定値以
上となるかどうかを監視する監視手段を備えたことを特
徴とするロボットのツール情報自己診断装置。
1. A tool information self-diagnosis device used for a robot controller for controlling a robot with a tool driven by a servomotor, wherein tool information from tool information storage means for storing tool information and actual tool information are stored. A tool information self-diagnosis device for a robot, comprising monitoring means for monitoring whether an error of a value of tool information is equal to or greater than a set value.
【請求項2】 前記監視手段の監視結果、ツール情報記
憶手段に記憶されたツール情報と実際のツールの情報の
値の誤差が設定値以上となった場合に警告を発する警告
発生手段を備えたことを特徴とする請求項1記載のロボ
ットのツール情報自己診断装置。
2. A warning generating means for issuing a warning when a difference between the value of the tool information stored in the tool information storing means and the value of the actual tool information is equal to or larger than a set value as a result of the monitoring by the monitoring means. The tool information self-diagnosis device for a robot according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記監視手段が、実際のツールの情報の
値として、ロボット制御装置内の速度ループが行うI制
御(積分制御)の出力値を用いた積分値監視手段である
ことを特徴とする請求項1又は2記載のロボットのツー
ル情報自己診断装置。
3. An integrated value monitoring means using an output value of I control (integral control) performed by a speed loop in a robot controller as an actual tool information value. 3. The tool information self-diagnosis device for a robot according to claim 1 or 2.
【請求項4】 前記積分器監視手段では、前記ツール情
報記憶手段からのツール情報として、ロボットの静止状
態での積分値を用いることを特徴とする請求項3記載の
ロボットのツール情報自己診断装置。
4. The tool information self-diagnosis device for a robot according to claim 3, wherein the integrator monitoring means uses an integrated value in a stationary state of the robot as tool information from the tool information storage means. .
【請求項5】 前記積分器監視手段では、前記ツール情
報記憶手段からのツール情報として、ロボットの運動状
態での積分値を用いることを特徴とする請求項3記載の
ロボットのツール情報自己診断装置。
5. The tool information self-diagnosis device for a robot according to claim 3, wherein the integrator monitoring means uses an integrated value in a motion state of the robot as tool information from the tool information storage means. .
【請求項6】 前記積分器監視手段では、前記ツール情
報記憶手段からのツール情報として、正逆動作時の積分
値を用いることを特徴とする請求項3記載のロボットの
ツール情報自己診断装置。
6. The tool information self-diagnosis device for a robot according to claim 3, wherein said integrator monitoring means uses an integrated value at the time of forward / reverse operation as tool information from said tool information storage means.
【請求項7】 ツールの情報を記憶しておくツール情報
記憶手段と、 該ツール情報記憶手段の情報から各軸に作用する重力ト
ルクを計算する重力計算手段と、 P制御(比例制御)を行なう位置ループと、P制御(比
例制御)とI制御(積分制御)とを行なう速度ループ
と、を有するロボット制御装置であって該位置ループと
該速度ループとからトルク指令値を得、該トルク指令値
に前記重力トルク計算手段の重力トルク計算値を加算し
てサーボモータに出力する重力トルク補償手段を有する
ロボット制御装置と、から成るロボットコントローラに
おいて、 請求項1〜6のいずれか1項記載のツール情報自己診断
装置を備えたことを特徴とするロボットコントローラ。
7. Tool information storage means for storing tool information, gravity calculation means for calculating a gravitational torque acting on each axis from the information in the tool information storage means, and P control (proportional control) A robot controller having a position loop and a speed loop for performing P control (proportional control) and I control (integral control), wherein a torque command value is obtained from the position loop and the speed loop, and the torque command is obtained. 7. A robot controller comprising: a gravity torque compensating unit that adds a gravity torque calculation value of the gravity torque calculation unit to a value and outputs the calculated value to a servomotor. A robot controller comprising a tool information self-diagnosis device.
【請求項8】 請求項7記載のロボットコントローラ
と、該ロボットコントローラにより制御されるサーボモ
ータと、該サーボモータにより駆動されるロボットアー
ムと、該ロボットアームの先端に設けられたツールと、
から成るロボットにおいて、 前記ツールは前記ロボットアーム上に設置される溶接モ
ータや電源であることを特徴とするロボット。
8. A robot controller according to claim 7, a servomotor controlled by the robot controller, a robot arm driven by the servomotor, and a tool provided at a tip of the robot arm.
The robot according to claim 1, wherein the tool is a welding motor or a power source installed on the robot arm.
【請求項9】 多軸から構成される請求項8記載のロボ
ットにおいて、 前記ツール情報自己診断装置が、重力の作用する少なく
とも1軸に適用されていることを特徴とするロボット。
9. The robot according to claim 8, wherein the tool information self-diagnosis device is applied to at least one axis on which gravity acts.
【請求項10】 前記ツール情報記憶手段には、ロボッ
ト自身で自動的に推定した値が記憶されていることを特
徴とする請求項8又は9記載のロボット。
10. The robot according to claim 8, wherein a value automatically estimated by the robot itself is stored in the tool information storage unit.
【請求項11】 前記ツール情報記憶部には、オペレー
タがツール情報の値を入力できることを特徴とする請求
項8〜10のいずれか1項記載のロボット。
11. The robot according to claim 8, wherein an operator can input a value of tool information into the tool information storage unit.
【請求項12】 サーボモータにより駆動されるツール
付きロボットを制御するロボットコントローラに適用さ
れるツール情報自己診断方法であって、 ツールの情報を記憶しておき、そこからのツール情報と
実際のツールの情報の値の誤差が設定値以上となるかど
うかを監視することを特徴とするロボットのツール情報
自己診断方法。
12. A tool information self-diagnosis method applied to a robot controller for controlling a robot with a tool driven by a servomotor, wherein tool information is stored, and the tool information from the tool information and the actual tool are stored. A method of self-diagnosing tool information of a robot, which monitors whether an error in the value of the information is equal to or greater than a set value.
【請求項13】 前記監視の結果、記憶されたツール情
報と実際のツールの情報の値の誤差が設定値以上となっ
た場合に警告を発するようにしたことを特徴とする請求
項12記載のロボットのツール情報自己診断方法。
13. The apparatus according to claim 12, wherein, as a result of the monitoring, a warning is issued when an error between the stored tool information and the actual tool information value exceeds a set value. Robot tool information self-diagnosis method.
【請求項14】 前記実際のツールの情報の値として、
ロボット制御装置内の速度ループが行うI制御(積分制
御)の出力値を用いることを特徴とする請求項13記載
のロボットのツール情報自己診断方法。
14. The value of the information of the actual tool is as follows:
14. The tool information self-diagnosis method for a robot according to claim 13, wherein an output value of I control (integral control) performed by a speed loop in the robot control device is used.
【請求項15】 前記記憶されたツール情報として、ロ
ボットの静止状態での積分値を用いることを特徴とする
請求項14記載のロボットのツール情報自己診断方法。
15. The tool information self-diagnosis method for a robot according to claim 14, wherein an integrated value of the robot in a stationary state is used as the stored tool information.
【請求項16】 前記記憶されたツール情報として、ロ
ボットの運動状態での積分値を用いることを特徴とする
請求項14記載のロボットのツール情報自己診断方法。
16. The tool information self-diagnosis method for a robot according to claim 14, wherein an integrated value in a motion state of the robot is used as the stored tool information.
【請求項17】 前記記憶されたツール情報として、正
逆動作時の積分値を用いることを特徴とする請求項14
記載のロボットのツール情報自己診断方法。
17. The method according to claim 14, wherein an integrated value at the time of forward / reverse operation is used as the stored tool information.
Robot tool information self-diagnosis method described.
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