JP2003178107A - Device and program for supporting design and analysis of industrial articulated robot - Google Patents
Device and program for supporting design and analysis of industrial articulated robotInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電動機＋減速機＋
リンクの組み合わせで構成される産業用ロボットの、精
密動作解析を行うための処理方法を実施する装置とその
ハードウェアシステムを動作させるためのプログラムに
関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric motor + a speed reducer +
The present invention relates to a program for operating an apparatus that implements a processing method for performing precision motion analysis of an industrial robot configured by a combination of links and a hardware system thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ロボットの動解析や軌跡精度解析を実行
するためには、ロボットを有限個の機械要素でモデル化
し、系の運動方程式を導く必要がある。従来行われてき
た解析では、モデル化から運動方程式を導出するまでの
過程は、以下のいずれかの手順で処理されていた。
（１）ロボットを剛体リンク系でモデル化して、ニュー
トンオイラー法で運動方程式を導く。
（２）ロボットを剛体リンク系でモデル化して、ラグラ
ンジュ法で運動方程式を導く。
（３）ロボットを二つの剛体リンクと一つの弾性体でモ
デル化して、ニュートンオイラー法、または、ラグラン
ジュの手法で運動方程式を導く。
（４）ロボットを柔軟な減速機を含む剛体リンク系でモ
デル化し、ラグランジュ法で運動方程式を導く。2. Description of the Related Art In order to execute a dynamic analysis and a trajectory accuracy analysis of a robot, it is necessary to model the robot with a finite number of mechanical elements and derive a system equation of motion. In the conventional analysis, the process from modeling to deriving the equation of motion is processed by one of the following procedures. (1) The robot is modeled by a rigid link system, and the equation of motion is derived by the Newton-Euler method. (2) The robot is modeled by a rigid link system, and the equation of motion is derived by the Lagrange method. (3) The robot is modeled by two rigid links and one elastic body, and the equation of motion is derived by the Newton-Euler method or the Lagrangian method. (4) The robot is modeled by a rigid link system including a flexible reducer, and the equation of motion is derived by the Lagrange method.
【０００３】ここで、（１）、（２）については、ほと
んどのロボット工学の教科書に記述されている周知の事
実であり、（３）についても、産業界・大学において広
くこの手順にて解析が行われている。（４）において
は、例えば、特開平９−２２２９１０号公報に記載され
た多軸ロボットの制御装置において、その適用例が見ら
れる。産業界においては、ロボットの低コスト化、大可
搬重量化が進む傾向にあり、ロボットを剛体リンクでの
みモデル化していた（１）、（２）の手法、１関節の動
作と柔軟性のみを考慮し他の関節を完全に固定してモデ
ル化した（３）の手法では、ロボットの動作解析が正確
には行えない状況にある。そこで、ロボットを柔軟な減
速機の存在を考慮してモデル化した（４）の処理による
解析が、上に挙げた４つの処理による解析の中では、最
も妥当的な解を与えると言える。しかし、（４）の方法
では、運動方程式の導出方法がラグランジュの手法で処
理されており、例えば６関節ロボットの運動方程式を導
くとなると、その演算は膨大な量となる。Here, (1) and (2) are well-known facts described in most of the textbooks on robotics, and (3) is also analyzed widely by this procedure in industry and universities. Is being done. In (4), for example, an application example can be found in the control device for a multi-axis robot described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-222910. In the industrial world, there is a tendency for cost reduction and large payload of robots to progress, and the robots were modeled only with rigid links (1), (2) methods, 1 joint movement and flexibility only. With the method (3) in which other joints are completely fixed and modeled in consideration, the robot motion analysis cannot be performed accurately. Therefore, it can be said that the analysis by the process (4) in which the robot is modeled in consideration of the existence of the flexible speed reducer gives the most appropriate solution among the analyzes by the above four processes. However, in the method (4), the method of deriving the motion equation is processed by the Lagrangian method. For example, when deriving the motion equation of the 6-joint robot, the calculation becomes enormous.
【０００４】下記に示す表１は、「ロボット制御基礎
論」（コロナ社）ｐ．９５に紹介されたニュートンオイ
ラー法とラグランジュ法の計算量の違いを比較した例で
ある。例えば、先の減速機の柔軟性を考慮した６関節ロ
ボット、つまり、１２自由度のロボットの場合では、ニ
ュートンオイラー法とラグランジュ法では、その演算量
に数百倍もの差が現れる。Table 1 shown below shows "Basic Robot Control" (Corona Corp.) p. This is an example comparing the differences in the amount of calculation between the Newton-Euler method and the Lagrange method introduced in Section 95. For example, in the case of a 6-joint robot in consideration of the flexibility of the speed reducer, that is, a robot having 12 degrees of freedom, the Newton-Euler method and the Lagrange method show a difference of several hundred times in the amount of calculation.
【０００５】[0005]
【表１】 [Table 1]
【０００６】特に、ロボットの解析支援装置の開発に
は、平易な計算量で一般の多関節ロボットに適用できる
モデル化処理のアルゴリズムが必要である。したがっ
て、減速機の存在を考慮した多関節ロボットの運動方程
式をニュートンオイラー法で導出するアルゴリズムが望
まれている。In particular, the development of a robot analysis support device requires a modeling processing algorithm that can be applied to a general articulated robot with a simple calculation amount. Therefore, an algorithm for deriving the equation of motion of an articulated robot in consideration of the existence of a speed reducer by the Newton-Euler method is desired.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ニュートンオイラー法
は隣り合うリンク間の力の釣り合いを漸化式で表現した
ものである。一例として、減速機構が存在しない図１０
のようなロボットの運動方程式をニュートンオイラー法
で導出するアルゴリズムの表記例を下記の数１に示す。
しかし、減速機構が存在する場合には、隣り合う機械要
素間での力の釣り合いを考えただけでは、正しい運動方
程式を得ることができない。そのため、一般的な漸化式
のアルゴリズムを表現した例はおろか、ニュートンオイ
ラー法で２関節以上の減速機付多関節ロボットの運動方
程式を導いた例さえない。The Newton-Euler method is a recursive expression of the balance of forces between adjacent links. As an example, FIG.
A notation example of an algorithm for deriving the equation of motion of the robot by the Newton-Euler method is shown in the following formula 1.
However, when a speed reduction mechanism is present, a correct equation of motion cannot be obtained only by considering the balance of forces between adjacent mechanical elements. For this reason, let alone the case of expressing a general recursive algorithm, there is no case of deriving the motion equation of a multi-joint robot with a reducer having two or more joints by the Newton Euler method.
【０００８】[0008]
【数１】 [Equation 1]
【０００９】 [0009]
【００１０】本発明は上記の諸点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、減速機付多関節ロボットの運動方
程式の導出をニュートンオイラー法による漸化式で与え
ることで、減速機に代表される柔軟な構成部材の存在を
考慮しても、少ない演算量で正しくその動的な挙動を解
析することができ、多関節ロボットの設計・解析を短時
間、かつ正確に、しかも安価なシステムで実行すること
が可能となる装置及びプログラムを提供することにあ
る。The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to represent a reducer by giving a derivation of a motion equation of an articulated robot with a reducer by a recurrence formula by the Newton-Euler method. Even when considering the existence of flexible components, the dynamic behavior can be accurately analyzed with a small amount of calculation, and the design and analysis of an articulated robot can be performed quickly, accurately, and at a low cost. It is to provide a device and a program that can be executed by.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の産業用多関節ロボットの設計・解析支援
装置は、電動機、減速機及びリンクの組み合わせで構成
される産業用多関節ロボットの機械系と制御系の設計・
解析支援装置において、ロボットを減速機に代表される
柔軟な構成部材の存在を考慮した剛体リンク系でモデル
化し、系の運動方程式の導出をニュートンオイラー法に
よるアルゴリズムに従って処理するモデル化処理手段
と、ロボット機構系のパラメータを設定して調整する機
構系パラメータ調整手段と、各関節で演算される制御系
のパラメータを設定して調整する制御系パラメータ調整
手段と、設定された機構系及び制御系のパラメータと前
記モデル化で導出した式とからロボットの動作解析を実
行するシミュレーション手段とを包含してなる構成であ
る。In order to achieve the above object, a design / analysis support device for an industrial articulated robot of the present invention is an industrial articulated joint composed of a combination of an electric motor, a speed reducer and a link. Robot mechanical system and control system design
In the analysis support device, the robot is modeled by a rigid link system in consideration of the existence of flexible constituent members represented by a reducer, and modeling processing means for processing the derivation of the equation of motion of the system according to an algorithm by the Newton-Euler method, Mechanism system parameter adjusting means for setting and adjusting the parameters of the robot mechanism system, control system parameter adjusting means for setting and adjusting the parameters of the control system calculated at each joint, and of the set mechanism system and control system This is a configuration including a simulation means for executing a motion analysis of the robot from the parameters and the formula derived by the modeling.
【００１２】上記の本発明の装置において、モデル化処
理手段に格納されたロボットの運動方程式をニュートン
オイラー法で導出するアルゴリズムは、減速機に代表さ
れる構成部材の柔軟性を無視できる場合、減速機に代表
される構成部材の柔軟性を考慮する場合、及び減速機の
トルクリップルを考慮する場合のいずれにも汎用的に適
用できるアルゴリズムである。In the above-mentioned apparatus of the present invention, the algorithm for deriving the equation of motion of the robot stored in the modeling processing means by the Newton-Euler method is used when the flexibility of the components represented by the speed reducer can be ignored. This algorithm is universally applicable both when considering the flexibility of the components represented by the machine and when considering the torque ripple of the speed reducer.
【００１３】本発明の産業用多関節ロボットの設計・解
析支援プログラムは、電動機、減速機及びリンクの組み
合わせで構成される産業用多関節ロボットの機械系と制
御系の設計・解析を支援するためにコンピュータを、ロ
ボットを減速機に代表される柔軟な構成部材の存在を考
慮した剛体リンク系でモデル化し、系の運動方程式の導
出をニュートンオイラー法によるアルゴリズムに従って
処理するモデル化処理手段と、ロボット機構系のパラメ
ータを設定して調整する機構系パラメータ調整手段と、
各関節で演算される制御系のパラメータを設定して調整
する制御系パラメータ調整手段と、設定された機構系及
び制御系のパラメータと前記モデル化で導出した式とか
らロボットの動作解析を実行するシミュレーション手段
として機能させるものである。A design / analysis support program for an industrial articulated robot according to the present invention is for supporting design / analysis of a mechanical system and a control system of an industrial articulated robot composed of a combination of an electric motor, a speed reducer and a link. In addition, the computer is modeled by a rigid link system that considers the existence of flexible components such as a reducer, and the derivation of the equation of motion of the system is processed according to the algorithm by the Newton-Euler method. Mechanism system parameter adjusting means for setting and adjusting mechanism system parameters,
The robot motion analysis is executed from the control system parameter adjusting means for setting and adjusting the parameters of the control system calculated at each joint, and the parameters of the set mechanical system and control system and the formula derived in the modeling. It functions as a simulation means.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定さ
れるものではなく、適宜変更して実施することが可能な
ものである。本実施の形態では、図９に示すような減速
機付多関節ロボットの運動方程式の導出を、下記の数２
に記されたアルゴリズムに従い処理する。このアルゴリ
ズムは、下記の数３に示すように、減速機の柔軟性を
無視できる場合、減速機の柔軟性を考慮する場合、
減速機のトルクリップルを考慮する場合と、汎用的に適
用できる。なお、本実施の形態では、減速機が最も柔軟
であるとして、そこを弾性体の代表としているが、本発
明は、減速機に限らず、アームの根元、モータ軸、軸受
け部等いずれの柔軟性を考慮する場合にも適用可能であ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be appropriately modified and implemented. . In the present embodiment, the equation of motion of the articulated robot with a reducer as shown in FIG.
Process according to the algorithm described in. When the flexibility of the speed reducer can be neglected and the flexibility of the speed reducer is considered, the algorithm is
It can be generally applied when considering the torque ripple of the speed reducer. In the present embodiment, the speed reducer is the most flexible and is represented by the elastic body. However, the present invention is not limited to the speed reducer, and any of the base of the arm, the motor shaft, the bearing portion, and the like may be used. It is also applicable when considering gender.
【００１５】[0015]
【数２】 [Equation 2]
【００１６】 [0016]
【００１７】[0017]
【数３】 [Equation 3]
【００１８】図１は本発明の実施の第１形態で、この処
理法を利用してロボットの軌跡精度解析を実施する設計
・解析支援装置の作業フローである。この支援装置は少
ない演算量で処理がすむので、安価なパソコン上で解析
を行うことができる。FIG. 1 is a first embodiment of the present invention, and is a work flow of a design / analysis support apparatus for carrying out a trajectory accuracy analysis of a robot using this processing method. Since this support device can perform processing with a small amount of calculation, analysis can be performed on an inexpensive personal computer.
【００１９】本設計・解析支援装置は以下の手順で用い
られる。まず、ロボット機械系のモデリングを行う。こ
こでは、順機構学式の導出、逆機構学式の導出、運動方
程式の導出の順で処理が行われる。順機構学式の導出と
は、ロボットの各関節の変位からロボットの作業端（手
先）の位置や姿勢を求めることである。例えば、図２の
ような最も単純な２関節ロボットにおいて、下記の数４
で示す式を求めることである。このロボットでは、作業
端のｘ−ｙ平面上の位置だけを制御するものとし、ｚ方
向の位置や姿勢の制御は行わない。The design / analysis support device is used in the following procedure. First, modeling of the robot mechanical system is performed. Here, processing is performed in the order of derivation of the forward mechanics formula, derivation of the inverse mechanics formula, and derivation of the equation of motion. Derivation of the forward mechanism formula is to obtain the position and orientation of the working end (hand) of the robot from the displacement of each joint of the robot. For example, in the simplest two-joint robot as shown in FIG.
Is to obtain the formula shown in. In this robot, only the position of the working end on the xy plane is controlled, and the position and orientation in the z direction are not controlled.
【００２０】[0020]
【数４】 [Equation 4]
【００２１】一方、逆機構学式の導出とは、ロボットの
作業端（手先）の位置や姿勢からロボットの各関節の変
位を求めることである。例えば、上述した図２のロボッ
トにおいては、下記の数５で示す式を求めることであ
る。On the other hand, the derivation of the inverse mechanical equation means obtaining the displacement of each joint of the robot from the position and posture of the working end (hand) of the robot. For example, in the robot of FIG. 2 described above, the equation shown in the following equation 5 is obtained.
【００２２】[0022]
【数５】 [Equation 5]
【００２３】運動方程式の導出は、上述の数２に記され
たアルゴリズムに従う。ここで、順運動学式とは、ロボ
ットの各関節の変位と速度から、ロボットの作業端（手
先）の位置と姿勢、速度と角速度を求める式である。順
動力学式とは、ロボットの各関節の変位、速度、加速度
から、ロボットの作業端（手先）の位置、姿勢、速度、
角速度、加速度、角加速度を求める式である。また、逆
運動学式とは、ロボットの作業端（手先）の位置と姿
勢、速度と角速度から、ロボットの各関節の変位を求め
る式である。逆動力学式とは、ロボットの作業端（手
先）にかかる力やトルクから、ロボットの各関節に働く
力やトルクを求める式である。Derivation of the equation of motion follows the algorithm described in the above equation 2. Here, the forward kinematics formula is a formula for obtaining the position and posture of the working end (hand) of the robot, the velocity and the angular velocity from the displacement and velocity of each joint of the robot. The forward dynamic equation is based on the displacement, velocity and acceleration of each joint of the robot, the position, posture and velocity of the working end (hand) of the robot,
This is an expression for obtaining angular velocity, acceleration, and angular acceleration. Further, the inverse kinematics equation is an equation for obtaining the displacement of each joint of the robot from the position and posture of the working end (hand) of the robot, the velocity and the angular velocity. The inverse dynamics equation is an equation for obtaining the force or torque acting on each joint of the robot from the force or torque applied to the working end (hand) of the robot.
【００２４】つぎに、機構系パラメータを調整する。こ
こでは、ロボットの各リンクの長さ、質量、質量中心位
置、慣性モーメント、ギア比、関節部の柔軟性、トルク
リップルの周期や振幅などを設定する。つづいて、制御
系パラメータを調整する。ここでは、各関節で演算され
る制御系のパラメータ、例えば、位置フィードバックゲ
イン、速度フィードバックゲイン、防振制御ゲイン、フ
ィードフォワードゲインなどが設定される。Next, the mechanical system parameters are adjusted. Here, the length of each link of the robot, the mass, the center position of the mass, the moment of inertia, the gear ratio, the flexibility of the joint portion, the period and the amplitude of the torque ripple, etc. are set. Next, adjust the control system parameters. Here, parameters of the control system calculated at each joint, for example, position feedback gain, velocity feedback gain, image stabilization control gain, feedforward gain, etc. are set.
【００２５】以上の設定が終わり、シミュレーションの
実行が可能となる。シミュレーションでは、ロボットの
作業端（手先）の動作指令が入力される。次に、上で求
めた逆機構学式よりそれらが各関節軸の動作指令に変換
される。この各関節軸の動作指令が制御系に入力され、
各関節軸が出力する力やトルクの応答が求められる。そ
して、この力やトルクによる関節軸変位の応答が求めら
れる。そして、この関節軸の変位の応答から、上で求め
た順機構学式よりロボットの作業端（手先）の軌跡予測
が計算できる。After the above settings are completed, the simulation can be executed. In the simulation, an operation command for the working end (hand) of the robot is input. Next, they are converted into motion commands for each joint axis according to the inverse mechanical formula obtained above. The operation command of each joint axis is input to the control system,
The response of the force or torque output by each joint shaft is required. Then, the response of the joint axis displacement due to this force or torque is required. Then, from the response of the displacement of the joint axis, the trajectory prediction of the working end (hand) of the robot can be calculated from the forward mechanical formula obtained above.
【００２６】ユーザーは、この軌跡に満足できない時、
機構系パラメータ調整ステップ、または、制御系パラメ
ータ調整ステップに戻り、質量やギア比などの機構パラ
メータ、または、制御パラメータを調整するなどして、
満足できる軌跡が得られるまで、解析を繰り返す。そし
て、満足できる軌跡が得られたら、その機構系パラメー
タと制御系パラメータを参照して、ロボットの設計を実
施すればよい。When the user is not satisfied with this trajectory,
Return to the mechanism system parameter adjustment step or the control system parameter adjustment step, adjust the mechanism parameter such as mass and gear ratio, or the control parameter,
Repeat the analysis until you are satisfied with the trajectory. When a satisfactory trajectory is obtained, the robot may be designed with reference to the mechanical system parameters and the control system parameters.
【００２７】上述した本実施の形態の設計・解析支援装
置を用いて、図３に示すようなロボットの軌跡精度解析
を実施した。剛体リンク系でモデル化した従来の解析支
援装置による軌跡予測を図５に、上述した本処理方法に
基づいて減速機の柔軟性を考慮した剛体リンク系でモデ
ル化した解析支援装置による軌跡予測を図４に示す。な
お、本解析装置は、減速機に限らず、アームの根元、モ
ータ軸、軸受け部等いずれの柔軟性を考慮する場合にも
適用できるものである。実際の産業用多関節ロボットの
手先の軌跡誤差は、例えば、手先にペンを持たせてある
軌跡を描かせると図６のようになる。なお、実際は図７
の大きさで軌跡を描かせており、軌跡誤差があることが
よくわかる。産業用ロボットの手先の軌跡誤差は、機械
系に起因する誤差（柔軟体の存在やガタ等）と制御系に
起因する誤差（遅れや行き過ぎ等）からなっており、従
来のような機械系誤差を無視したモデルでは、精度の良
い解析が行えない。The trajectory accuracy analysis of the robot as shown in FIG. 3 was performed using the design / analysis support apparatus of the present embodiment described above. The trajectory prediction by the conventional analysis support device modeled by the rigid link system is shown in FIG. 5, and the trajectory prediction by the analysis support device modeled by the rigid link system considering the flexibility of the speed reducer based on the above processing method is performed. As shown in FIG. The analysis device is not limited to the speed reducer, and can be applied to any of the flexibility of the root of the arm, the motor shaft, the bearing, and the like. The actual trajectory error of the hand of the industrial articulated robot is as shown in FIG. 6, for example, when a hand is drawn with a pen. In addition, actually
The trajectory is drawn in the size of, and it is clear that there is a trajectory error. The trajectory error of the hand of an industrial robot consists of an error due to the mechanical system (existence of a flexible body, backlash, etc.) and an error due to the control system (delay, overshoot, etc.). With a model that ignores, accurate analysis cannot be performed.
【００２８】図８は、減速機の柔軟性に加え、減速機に
発生するトルクリップルを考慮して解析した軌跡の一例
である。多関節ロボットは、アームの姿勢が変化する
と、固有振動数が変化する。そのため、固有振動数がト
ルクリップルの振動数と共振したときには、手先の軌跡
は目標軌跡から大きくずれてしまう。本処理方法に基づ
いた解析支援装置による図８の軌跡では、その現象が特
徴的に再現できており、多関節ロボットの解析が正確に
実行できていることがわかる。FIG. 8 shows an example of the locus analyzed in consideration of the torque ripple generated in the speed reducer in addition to the flexibility of the speed reducer. In the articulated robot, the natural frequency changes when the posture of the arm changes. Therefore, when the natural frequency resonates with the frequency of the torque ripple, the locus of the hand is largely deviated from the target locus. In the trajectory of FIG. 8 by the analysis support device based on this processing method, the phenomenon can be characteristically reproduced, and it can be seen that the analysis of the articulated robot can be accurately executed.
【００２９】[0029]
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。多関節ロボットの解析
が平易な演算量で正確に実行することができる。そのた
め、解析に要する時間を短縮することができ、また、そ
の支援装置も安価な計算機上に移植が可能となる。さら
に、産業ロボットの制御装置では、慣性演算、重力補償
演算、遠心力・コリオリ力の補償演算が行われているの
で、本発明のプログラムを適用すれば、集積回路や演算
回路をそれほど大型化しなくても、より正確な補償を行
うことが可能となる。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. The analysis of an articulated robot can be accurately executed with a simple calculation amount. Therefore, the time required for the analysis can be shortened, and the supporting device can be ported to an inexpensive computer. Further, since the industrial robot controller performs inertia calculation, gravity compensation calculation, and centrifugal force / Coriolis force compensation calculation, the application of the program of the present invention does not make the integrated circuit or the arithmetic circuit so large. However, more accurate compensation can be performed.
【図１】本発明の実施の第１形態による産業用多関節ロ
ボットの設計・解析支援装置の作業フローである。FIG. 1 is a work flow of a design / analysis support apparatus for an industrial articulated robot according to a first embodiment of the present invention.
【図２】２関節ロボットの一例を示す概略構成図であ
る。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a two-joint robot.
【図３】本発明の実施の第１形態で軌跡精度解析に用い
る多関節ロボットを示す概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing an articulated robot used for trajectory accuracy analysis in the first embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施の第１形態において、減速機の柔
軟性を考慮した剛体リンク系でモデル化した装置による
軌跡予測を示す線図である。FIG. 4 is a diagram showing trajectory prediction by a device modeled by a rigid link system in consideration of flexibility of a speed reducer in the first embodiment of the present invention.
【図５】従来の剛体リンク系でモデル化した装置による
軌跡予測を示す線図である。FIG. 5 is a diagram showing trajectory prediction by a device modeled by a conventional rigid link system.
【図６】実際に多関節ロボットの手先にペンを持たせて
描かせた軌跡の全体縮小図である。FIG. 6 is an overall reduced view of a locus drawn by actually holding a pen at the end of an articulated robot.
【図７】実際に多関節ロボットの手先にペンを持たせて
描かせた図６の軌跡の一部を実際の大きさで示す線図で
ある。FIG. 7 is a diagram showing a part of the locus of FIG. 6 actually drawn with a pen on the end of an articulated robot in actual size.
【図８】本発明の実施の第１形態において、減速機の柔
軟性に加え、減速機に発生するトルクリップルを考慮し
て解析した軌跡の一例を示す線図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of a trajectory analyzed in consideration of a torque ripple generated in the reduction gear in addition to flexibility of the reduction gear in the first embodiment of the present invention.
【図９】本発明のアルゴリズムの説明で参照される減速
機付多関節ロボットの一例を示す概略構成図である。FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing an example of a multi-joint robot with a reducer referred to in the description of the algorithm of the present invention.
【図１０】従来のアルゴリズムの説明で参照されるロボ
ットの一例を示す概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of a robot referred to in a description of a conventional algorithm.
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C007 BS09 HT21 LS20 LW08 MT02 MT04 MT05 5B046 AA00 JA07 Continued front page F-term (reference) 3C007 BS09 HT21 LS20 LW08 MT02 MT04 MT05 5B046 AA00 JA07
Claims (3)
で構成される産業用多関節ロボットの機械系と制御系の
設計・解析支援装置において、ロボットを減速機に代表
される柔軟な構成部材の存在を考慮した剛体リンク系で
モデル化し、系の運動方程式の導出をニュートンオイラ
ー法によるアルゴリズムに従って処理するモデル化処理
手段と、ロボット機構系のパラメータを設定して調整す
る機構系パラメータ調整手段と、各関節で演算される制
御系のパラメータを設定して調整する制御系パラメータ
調整手段と、設定された機構系及び制御系のパラメータ
と前記モデル化で導出した式とからロボットの動作解析
を実行するシミュレーション手段と、を包含してなるこ
とを特徴とする産業用多関節ロボットの設計・解析支援
装置。1. In a design / analysis support device for a mechanical system and a control system of an industrial articulated robot composed of a combination of an electric motor, a speed reducer and a link, a flexible component member represented by the speed reducer is present in the robot. Modeled with a rigid link system, the modeling equation processing means for processing the derivation of the equation of motion of the system according to the algorithm by the Newton-Euler method, and the mechanical system parameter adjusting means for setting and adjusting the parameters of the robot mechanical system, Control system parameter adjusting means for setting and adjusting control system parameters calculated by joints, and simulation for executing robot motion analysis from the set mechanism system and control system parameters and the formula derived in the modeling. A design / analysis support device for an industrial articulated robot, characterized by including means.
の運動方程式をニュートンオイラー法で導出するアルゴ
リズムが、減速機に代表される構成部材の柔軟性を無視
できる場合、減速機に代表される構成部材の柔軟性を考
慮する場合、及び減速機のトルクリップルを考慮する場
合のいずれにも汎用的に適用できるアルゴリズムである
請求項１記載の産業用多関節ロボットの設計・解析支援
装置。2. A configuration represented by a speed reducer when an algorithm for deriving a motion equation of a robot stored in the modeling processing means by the Newton-Euler method can ignore the flexibility of a component represented by a speed reducer. The industrial multi-joint robot design / analysis support apparatus according to claim 1, wherein the algorithm is a universally applicable algorithm both when considering the flexibility of the members and when considering the torque ripple of the speed reducer.
で構成される産業用多関節ロボットの機械系と制御系の
設計・解析を支援するためにコンピュータを、ロボット
を減速機に代表される柔軟な構成部材の存在を考慮した
剛体リンク系でモデル化し、系の運動方程式の導出をニ
ュートンオイラー法によるアルゴリズムに従って処理す
るモデル化処理手段と、ロボット機構系のパラメータを
設定して調整する機構系パラメータ調整手段と、各関節
で演算される制御系のパラメータを設定して調整する制
御系パラメータ調整手段と、設定された機構系及び制御
系のパラメータと前記モデル化で導出した式とからロボ
ットの動作解析を実行するシミュレーション手段として
機能させるための産業用多関節ロボットの設計・解析支
援プログラム。3. A computer is used to support the design and analysis of a mechanical system and a control system of an industrial articulated robot composed of a combination of an electric motor, a speed reducer and a link, and a flexible robot represented by a speed reducer is used. Modeling processing means that models a rigid link system that considers the existence of constituent members and processes the derivation of the equation of motion of the system according to the algorithm by the Newton-Euler method, and mechanism system parameter adjustment that sets and adjusts the parameters of the robot mechanism system Means, a control system parameter adjusting means for setting and adjusting the parameters of the control system calculated at each joint, a motion analysis of the robot from the set mechanism system and control system parameters, and the formula derived in the modeling. A design / analysis support program for an industrial articulated robot that functions as a simulation means for executing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373897A JP2003178107A (en) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | Device and program for supporting design and analysis of industrial articulated robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001373897A JP2003178107A (en) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | Device and program for supporting design and analysis of industrial articulated robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003178107A true JP2003178107A (en) | 2003-06-27 |
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ID=19182540
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001373897A Pending JP2003178107A (en) | 2001-12-07 | 2001-12-07 | Device and program for supporting design and analysis of industrial articulated robot |
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| JP (1) | JP2003178107A (en) |
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-
2001
- 2001-12-07 JP JP2001373897A patent/JP2003178107A/en active Pending
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