JP2005177875A - Interference avoiding method for industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、産業用ロボットを用いて作業を行う場合、当該産業用ロボットと他の外部機器(または、他のロボット)との干渉回避方法に関するものである。 The present invention relates to a method for avoiding interference between an industrial robot and other external devices (or other robots) when working with the industrial robot.
産業用ロボットと他の外部機器(あるいは他の産業用ロボット)と協同して作業を行う場合、当該産業用ロボットと前記外部機器との干渉を回避するため、一定の干渉領域(一般に立方体で領域を定義するので、キューブと呼ばれる)を設定し、前記干渉領域内に当該産業用ロボットの制御点が存在する時は、前記外部機器の前記干渉領域への侵入を禁止し、逆に前記外部機器が前記干渉領域にある時は、当該産業用ロボットの前記干渉用領域への進入を禁止していた(例えば、特許文献1)。
しかしながら、従来の干渉回避方法では、産業用ロボットの制御点の位置として、指令位置を用いて、前記制御点が前記制御領域の内部にあるか否かを判断していた。しかし、指令位置と実際の位置(ロボットの各関節軸のエンコーダからフィードバックされる回転角度から得られる位置なので、フィードバック位置と呼ばれる)は、0.3秒以上のタイムラグがあり、1000mm/sで制御点が移動している場合には、速度を乗じたものを位置ループゲイン(一般的には10〜15)で除した値が指令位置とフィードバック位置の間にずれとして生じるので、70〜100mm程度のずれが生じる。
そのため、実際には既に前記制御点が前記干渉領域に進入しているにも関わらず、進入していないと誤認して、産業用ロボットと外部機器の干渉が発生するという問題があった。また、この問題を解決するために、前記干渉領域を大きく設定すると、前記干渉領域から離脱するための移動距離が大きくなるので、無駄時間が生じ、能率が低下するという問題があった。
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、最小限の干渉領域で、産業用ロボットと外部機器等の干渉を確実に回避するととも、干渉回避のために生じる無駄時間を最小に留め、作業能率の高い産業用ロボットの干渉回避方法を提供することを目的とするものである。
However, in the conventional interference avoidance method, the command position is used as the position of the control point of the industrial robot, and it is determined whether or not the control point is inside the control region. However, the command position and the actual position (referred to as the feedback position because it is a position obtained from the rotation angle fed back from the encoder of each joint axis of the robot) has a time lag of 0.3 seconds or more and is controlled at 1000 mm / s. When the point is moving, a value obtained by dividing the product of the speed by the position loop gain (generally 10 to 15) is generated as a deviation between the command position and the feedback position, so about 70 to 100 mm. Deviation occurs.
For this reason, there is a problem that although the control point has already entered the interference area, it is mistakenly assumed that the control point has not entered, and interference between the industrial robot and the external device occurs. Further, in order to solve this problem, if the interference area is set to be large, the moving distance for moving away from the interference area becomes large, so that there is a problem that dead time occurs and efficiency is lowered.
The present invention has been made in view of these problems, and it is possible to reliably avoid interference between an industrial robot and an external device in a minimum interference area, and to minimize dead time generated for avoiding interference. It is an object of the present invention to provide an interference avoidance method for an industrial robot with high work efficiency.
上記問題を解決するために、本発明は予め設定された干渉領域に産業用ロボットの制御点が存在することを判別して、外部機器あるいは他の産業用ロボットの前記干渉領域への進入を禁止する産業用ロボットの干渉回避方法において、前記制御点が前記干渉領域に進入するときは、前記制御点の指令位置が前記干渉領域内に入った時をもって「進入」と判断し、前記制御点が前記干渉領域を離脱するときは、前記制御点のフィードバック位置が前記干渉領域を出た時をもって「離脱」と判断するものである。 In order to solve the above problem, the present invention discriminates that a control point of an industrial robot exists in a preset interference area, and prohibits an external device or another industrial robot from entering the interference area. In the industrial robot interference avoidance method, when the control point enters the interference area, the control point is determined to be “entry” when the command position of the control point enters the interference area. When leaving the interference area, it is determined as “leaving” when the feedback position of the control point leaves the interference area.
本発明によれば、干渉領域に進入するときは制御点の指令位置で「進入」を判断し、干渉領域から離脱するときは制御点のフィードバック位置で「離脱」を判断するので、指令位置と現実の位置にずれがあっても、確実かつ安全に干渉を回避できる効果がある。また、干渉領域の大きさを小さく出来るので、干渉回避のために生じる無駄時間を最小に留め、作業能率を高める効果がある。 According to the present invention, when entering the interference area, “entry” is determined at the command position of the control point, and when leaving from the interference area, “leaving” is determined at the feedback position of the control point. Even if there is a deviation in the actual position, there is an effect that interference can be avoided reliably and safely. In addition, since the size of the interference area can be reduced, there is an effect that the dead time generated for avoiding interference is minimized and the work efficiency is increased.
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例を示す産業用ロボットと外部機器の協同作業の説明図である。図において、1はいわゆる垂直多関節型の産業用ロボットであり、2は産業用ロボット1の制御点である。制御点2は産業用ロボット1の先端に設定された基準点であり、図示しないロボット制御装置は制御点2を所定の位置に位置決めし、所定の軌跡をトレースし、あるいは所定の速度で移動するように制御する。3は外部機器であり、図の左右方向に移動位置決めして所定の作業を行う機器である。4はキューブである。キューブ4は、産業用ロボット1と外部機器3の間に設定した仮想の立方体であり、この立方体の内部に産業用ロボット1と外部機器3が同時に進入すると、両者が干渉する恐れのある領域つまり干渉領域である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a cooperative operation between an industrial robot and an external device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a so-called vertical articulated industrial robot, and 2 is a control point of the
図1(a)の状態にあっては、産業用ロボット1および外部機器3はいずれもキューブ4の外にあるので、互いに干渉しない。図1(b)に示すように、産業用ロボット1の制御点2がキューブ4の中に進入すると、外部機器3がキューブ4の中に進入することが禁止される。また、図2(c)に示すように、産業用ロボット1の制御点2がキューブ4のから離脱すると、外部機器3がキューブ4の中に進入することが許可されるので、外部機器3は右に移動してキューブ4の中に進入する。また、外部機器3がキューブ4の中にある間は、産業用ロボット1の制御点2はキューブ4の中に進入することを禁止される。
In the state of FIG. 1A, the
図2は本発明の実施例を示す産業用ロボットの制御系のブロック図である。図において、5は産業用ロボットの作業プログラム6を作成編集するマンマシンインターフェイス(MMI)である。マンマシンインターフェイス15で作成された作業プログラム6はインタプリタ7に読み込まれる。インタプリタ7にて読み取った作業プログラム6の中の動作命令に基づいて、補間演算部8にて補間処理・座標変換を行い、各軸移動指令量を算出する。そして、キューブチェック処理部9にてキューブ内外のチェックを行い、各軸を駆動するサーボドライバ10に指令を送る。
FIG. 2 is a block diagram of an industrial robot control system showing an embodiment of the present invention. In the figure, 5 is a man-machine interface (MMI) for creating and editing an industrial
図3は本発明の実施例を示すキューブチェック処理のアルゴリズムを示すフローチャートであり、図1(a)の状態から図1(b)の状態へ動作する(初期状態から産業用ロボット1がキューブ4内へ動作する)時にキューブチェック処理部9が移動指令の分配周期ごとに実施する処理として本アルゴリズムを実施する。但し、実装に当たっては各周期毎に呼び出されるため時間計測処理状態を実現するための考慮が必要となる。以下、図に付したステップ番号を引用して説明する。
(ステップS1)まず、産業用ロボット1の作業プログラム6をインタプリタ7にて読み、読み取った作業プログラムの移動指令より補間演算部8にて移動指令量を算出する。そして移動位置指令が出されると、キューブチェック処理部9ではまず、産業用ロボット1の現在の指令位置がキューブ4内であるかどうかをチェックする。キューブ4内ではないと判断されたとき、キューブ内入るまでキューブ内4に入ったかどうかのチェックを行う。
(ステップS2)ステップS1にて、キューブ4内であると判断されたとき計時を開始する(例えば0.5s)。
(ステップS3)産業用ロボット1の制御位置がキューブ内に入ったため、「進入と」判断して、外部機器3に対して動作禁止を指令する信号をオンとして、外部機器3の動作を禁止する。
(ステップS4)指定された時間になるまで、計時を行う。
(ステップS5)ステップS4にて計時タイムアップと判断されたとき、産業用ロボット1の現在の指令位置がキューブ4内であるかどうかをチェックする。
(ステップS6)ステップS5にてキューブ4内であると判断されたとき、産業用ロボット1のフィードバック位置がキューブ4内であるかチェックする。
(ステップS7)ステップS6にて産業用ロボット1のフィードバック位置がキューブ4に入っていないと判断されたとき、もう一度計時を開始する。
FIG. 3 is a flowchart showing an algorithm of a cube check process according to the embodiment of the present invention. The cube check process operates from the state of FIG. 1A to the state of FIG. This algorithm is executed as a process that the cube
(Step S1) First, the
(Step S2) When it is determined in Step S1 that it is in the cube 4, time counting is started (for example, 0.5 s).
(Step S3) Since the control position of the
(Step S4) Time is measured until the designated time is reached.
(Step S5) When it is determined in step S4 that the time is up, it is checked whether or not the current command position of the
(Step S6) When it is determined in step S5 that it is in the cube 4, it is checked whether the feedback position of the
(Step S7) When it is determined in step S6 that the feedback position of the
(ステップS8)ステップS5にてキューブ4内に産業用ロボット1の指令位置が入っていないと判断されたとき、産業用ロボット1の指令位置は1度キューブ4内に進入しているため、フィードバック位置がキューブ4内であるかどうかチェックする。この場合は計時している短い間に、産業用ロボット1の指令位置がキューブ4に進入し離脱しているので、産業用ロボット1がキューブ4をかすめた状態となる。
(ステップS9)ステップS8にてフィードバック位置がキューブ4内に入っていないと判断されたとき、指令位置、フィードバック位置の両方がキューブ4に入っていないため「離脱」と判断され、外部機器3に対して動作禁止を指令する信号をオフとして、外部機器3の動作を許可する。
(ステップS10)ステップS6、ステップS8にて産業用ロボット1のフィードバック位置がキューブ4内に入っていると判断されたとき、産業用ロボット1のキューブ4からの離脱をフィードバック位置にてチェックする。
(ステップS11)そして、産業用ロボット1の制御点がキューブ4から出たかどうかを前記フィードバック位置を基準に判断する。
(ステップS12)ステップS11にてキューブ4から産業用ロボット1の制御点のフィードバック位置が出たと判断されたときは「離脱」と判断され、外部機器3に対して動作禁止を指令する信号をオフとして、外部機器3の動作を許可する。
以上の処理によって、産業用ロボット1の制御点がキューブ4の中にないときは指令位置にてチェックし(ステップS1)、キューブ4の中にあるときはフィードバック位置にてチェックする(ステップS6、S8、S10)。
(Step S8) When it is determined in Step S5 that the command position of the
(Step S9) When it is determined in Step S8 that the feedback position is not in the cube 4, it is determined that the command position and the feedback position are not in the cube 4, so that it is “leaving”. On the other hand, the operation command of the
(Step S10) When it is determined in Steps S6 and S8 that the feedback position of the
(Step S11) Then, whether or not the control point of the
(Step S12) When it is determined in Step S11 that the feedback position of the control point of the
By the above processing, when the control point of the
本発明は、産業用ロボットを用いて作業を行う場合の当該産業用ロボットと他の外部機器(または、他のロボット)との干渉回避方法として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a method for avoiding interference between an industrial robot and other external devices (or other robots) when working using the industrial robot.
1 産業用ロボット、2 制御点、3 外部機器、4 キューブ、5 マンマシンインターフェイス、6 作業プログラム、7 インタプリタ、8 補間演算部、9 キューブチェック処理部、10 サーボドライバ
1 Industrial Robot, 2 Control Point, 3 External Device, 4 Cube, 5 Man-Machine Interface, 6 Work Program, 7 Interpreter, 8 Interpolation Operation Unit, 9 Cube Check Processing Unit, 10 Servo Driver
Claims (1)
前記制御点が前記干渉領域に進入するときは、前記制御点の指令位置が前記干渉領域内に入った時をもって「進入」と判断し、
前記制御点が前記干渉領域を離脱するときは、前記制御点のフィードバック位置が前記干渉領域を出た時をもって「離脱」と判断することを特徴とする産業用ロボットの干渉回避方法。 In the industrial robot interference avoidance method for determining that the control point of the industrial robot is present in a preset interference area and prohibiting the entry of the external device or other industrial robot into the interference area,
When the control point enters the interference area, it is determined as “entry” when the command position of the control point enters the interference area,
When the control point leaves the interference area, the industrial robot interference avoidance method is characterized in that it is determined as “leaving” when the feedback position of the control point leaves the interference area.
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