JP2005199412A - Controlling method and controlling device - Google Patents

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JP2005199412A JP2004011023A JP2004011023A JP2005199412A JP 2005199412 A JP2005199412 A JP 2005199412A JP 2004011023 A JP2004011023 A JP 2004011023A JP 2004011023 A JP2004011023 A JP 2004011023A JP 2005199412 A JP2005199412 A JP 2005199412A
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Eiichi Yagi
栄一 八木
Toshinao Doi
利尚 土井
Masayuki Kanbe
雅幸 掃部
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controlling method for simply deciding an angular position of a long node part so as to make an operating range of a multi-node robot as wide as possible in controlling the multi-node robot having a plurality of node parts including long node parts. <P>SOLUTION: This method includes a survey step S1 surveying an operating range of an end effector of a multi-node robot at the time of changing angular positions of residual node parts under a condition that a predetermined long node part is fixed when the long node parts are placed at a plurality of angular positions; an extracting step S2 for extracting the angular positions of the long node parts in the operating range satisfying predetermined conditions from each of the operating ranges obtained in the survey step; and a node part control step S3 for controlling the residual node parts to be angularly displaced under a condition that the long node parts are arranged at the angular positions extracted in the extraction step. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットを制御する制御方法および制御装置に関する。   The present invention relates to a control method and a control apparatus for controlling an articulated robot having a plurality of joint parts including redundant joint parts.

7つ以上の複数の関節部を有する多関節ロボットの制御については、様々な方式があり、その典型的な従来技術が特許文献1および特許文献2に記載されている。特許文献1の多関節ロボットの制御装置では、多関節ロボットの先端関節が目標位置に距離的に近づくような関節角度を最小2乗法によって1軸ずつ求め、求めた目標角度と現在の関節角度との差に比例した量を1軸ずつ関節を回転させることによって、計算量を少なくして、先端の関節が目標位置に達するようにしている。特許文献2の多自由度マニピュレータの位置決め装置では、手先位置姿勢情報とマニピュレータの全体形状の指定値とから全体形状を指定するための解曲線を求め、全リンクの端点が前記解曲線状に配置されるようにリンク端点位置を算出し、隣接する2リンクのリンク端点と根元側リンクの姿勢とから2リンク間の関節角を算出し、前記関節角から手先側リンクの姿勢を求め、リンク毎に根元から手先まで逐次的に前記関節角とリンク姿勢とを繰返し算出して全関節角を求めることで、位置決めの算出を高速化する。   There are various methods for controlling an articulated robot having a plurality of joint parts of seven or more, and typical conventional techniques are described in Patent Document 1 and Patent Document 2. In the control apparatus for the articulated robot of Patent Document 1, the joint angle at which the tip joint of the articulated robot approaches the target position in terms of distance is obtained one by one by the least square method, and the obtained target angle and the current joint angle are calculated. By rotating the joint one axis at a time proportional to the difference between the two, the calculation amount is reduced and the joint at the tip reaches the target position. In the multi-degree-of-freedom manipulator positioning device disclosed in Patent Document 2, a solution curve for designating the entire shape is obtained from the hand position / posture information and the specified value of the entire shape of the manipulator, and the end points of all links are arranged in the shape of the solution curve. The link end point position is calculated as described above, the joint angle between the two links is calculated from the link end point of the adjacent two links and the base side link posture, the hand side link posture is obtained from the joint angle, Then, the joint angle and the link posture are repeatedly calculated sequentially from the root to the hand to obtain the total joint angle, thereby speeding up the calculation of positioning.

また前述のような多関節ロボットが障害物を回避するような制御についても様々な方式があり、その典型的な従来技術が特許文献3に記載されている。特許文献3のマニピュレータの制御装置では、始点から終点へ把手を移動するときに、障害物に干渉する状態での各関節の変位を予め離散的に求め、各関節の変位を避けるように各関節の離散的な動作間をマニピュレータの関節補間または単軸動作によって制御する。   There are also various methods for controlling the articulated robot to avoid an obstacle as described above, and a typical prior art is described in Patent Document 3. In the control device of the manipulator disclosed in Patent Document 3, when moving the handle from the start point to the end point, the displacement of each joint in a state of interfering with an obstacle is obtained in a discrete manner, and each joint is avoided so as to avoid the displacement of each joint. The discrete motions are controlled by joint interpolation or single axis motion of the manipulator.

また前述のような多関節ロボットを教示するための必要な情報を表示する典型的な従来技術が、特許文献4に記載されている。特許文献4の冗長自由度ロボット装置では、作業に必要な動作を記述する独立変数の現在地に依存する冗長パラメータの取り得る領域の演算を行って、その結果を表示することでロボット教示を行う。   A typical prior art for displaying necessary information for teaching the articulated robot as described above is described in Patent Document 4. In the redundant degree-of-freedom robot apparatus disclosed in Patent Document 4, a robot teaching is performed by calculating a region that can be taken by a redundant parameter depending on the current location of an independent variable describing an operation necessary for work, and displaying the result.

またロボットの空間内の各方向に対する制御仕様を実現する典型的な従来技術が、特許文献5に記載されている。特許文献5のロボットの制御方法では、ロボットに行わせる作業の仕様を作業空間に対して固定された座標系を用いて記述し、各座標軸方向および各座標軸まわりの方向の動作制御目標を明確化し、前記各方向へのロボットの姿勢状態のそれぞれに対応する方向への作業仕様に関する制御性能評価指標を計算し、それらの加重総合評価指標値が最も大きな値となるロボットの姿勢状態を最適姿勢状態とし、この状態で作業を実行させる。   A typical conventional technique for realizing control specifications for each direction in the space of the robot is described in Patent Document 5. In the robot control method of Patent Document 5, specifications of work to be performed by the robot are described using a coordinate system fixed with respect to the work space, and motion control targets in each coordinate axis direction and directions around each coordinate axis are clarified. , Calculating a control performance evaluation index related to work specifications in the direction corresponding to each of the posture states of the robot in the respective directions, and determining the robot posture state having the largest weighted comprehensive evaluation index value as the optimum posture state The work is executed in this state.

また作業対象物に対してロボットのアーム体が届く範囲が最大限となるようにする典型的な従来技術が、特許文献6に記載されている。特許文献6の産業用ロボットの位置制御方法は、3つの基本軸で決定される位置マトリクスを、3つの手首軸でとる姿勢マトリクスを、工具の取付けフランジマトリクスを、工具のエンドエフェクタマトリクスをとしたときに、空間上の直交座標系における目的制御点の位置および姿勢が与えられたとき、CDの関係からロボットの位置を制御する。このときの取り得る位置の集合である目標のCDの位置を原点としたベクトルVの冗長軸方向の点Pを原点とした円周上で、ロボット演算原点Tからの距離が最小となる点Pの直交成分となるように目標CDCD’として求め直し、このCD’を逆変換して、導出した各関節座標系の各軸の位置を動作目標とする。 Patent Document 6 describes a typical conventional technique for maximizing the reach of the robot arm body with respect to the work target. In the position control method of the industrial robot of Patent Document 6, the position matrix determined by the three basic axes is o T b , the posture matrix taken by the three wrist axes is b T w , and the tool mounting flange matrix is w T f. the end effector matrix of the tool when the f T e, when the position and orientation of the object control points in the Cartesian coordinate system in space is given, o T CD = o T b · b T w · w T f - from the relationship of f T e to control the position of the robot. The possible positions o T b goals o T point P v of the redundant axis direction of the vector V with the origin position of the CD is a set of the time on the circumference with the origin, from the robot operation origin T 0 The target o T CD is determined again as o T CD ′ so that the point P b having the smallest distance becomes an orthogonal component of o T b , the o T CD ′ is inversely transformed, and the derived coordinate system of each joint coordinate system is obtained. The position of each axis is the operation target.

特開2000−167789号公報JP 2000-167789 A 特開平10−333723号公報JP 10-333723 A 特開平11−333780号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-333780 特開平5−337861号公報JP-A-5-337861 特開平5−23982号公報JP-A-5-23982 特開2002−301672号公報JP 2002-301672 A

特許文献6に記載の位置制御方法では、多くの行列を用いて演算を行っているので、行列演算に要する時間が膨大となり、迅速なロボットの制御を行うことが極めて困難であり、実装することが難しい。したがって冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットの制御において、多関節ロボットの動作範囲をできるだけ広くするための制御を簡便に行う必要がある。   In the position control method described in Patent Document 6, since calculation is performed using many matrices, the time required for matrix calculation becomes enormous, and it is extremely difficult to control the robot quickly, and it must be implemented. Is difficult. Therefore, in controlling an articulated robot having a plurality of joints including redundant joints, it is necessary to simply perform control for widening the operation range of the articulated robot as much as possible.

本発明の目的は、冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットの制御において、多関節ロボットの動作範囲をできるだけ広くするように、冗長関節部の角度位置の決定を簡便に行う制御方法および制御装置を提供することである。   It is an object of the present invention to easily determine the angular position of a redundant joint so as to make the operation range of the multi-joint robot as wide as possible in the control of an articulated robot having a plurality of joints including the redundant joint. It is to provide a method and a control device.

本発明は、冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットを制御する制御方法であって、
予め定める冗長関節部を固定した状態で、残余の関節部の角度位置を変化させたときの多関節ロボットの遊端部の動作範囲を、前記冗長関節部が複数の角度位置にある場合について調査する調査工程と、
前記調査工程において得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置を抽出する抽出工程と、
冗長関節部を前記抽出工程において抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御する関節部制御工程とを含むことを特徴とする制御方法である。
The present invention is a control method for controlling an articulated robot having a plurality of joint parts including redundant joint parts,
Investigate the movement range of the free-end part of the articulated robot when the angular position of the remaining joint part is changed with the redundant joint part fixed in advance, when the redundant joint part is at a plurality of angular positions. Survey process to
An extraction step of extracting an angular position of a redundant joint portion that is an operation range that satisfies a predetermined condition among the operation ranges obtained in the investigation step;
And a joint control step for controlling the remaining joint to be angularly displaced in a state where the redundant joint is arranged at the angular position extracted in the extraction step.

また本発明は、前記予め定める条件を満たす動作範囲は、予め指定された位置を含むことを特徴とする。   According to the present invention, the operation range that satisfies the predetermined condition includes a position designated in advance.

また本発明は、少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、前記遊端部を予め定める軌道上に保持しながら、前記関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように前記冗長関節部を角変位させ、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、前記遊端部の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させる補助制御工程をさらに含むことを特徴とする。   Further, according to the present invention, when the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angular position of the joint portion is set to the center of the movable range while holding the free end portion on a predetermined track. When the redundant joint portion is angularly displaced so as to approach the position, and the angular position of each joint portion is in the vicinity of the center position of the movable range, the redundant joint portion is angularly displaced to widen the operating range of the free end portion. The method further includes an auxiliary control step.

また本発明は、冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットを制御する制御装置であって、
予め定める冗長関節部を固定した状態で、残余の関節部の角度位置を変化させたときの多関節ロボットの遊端部の動作範囲を、前記冗長関節部が複数の角度位置にある場合について調査する調査手段と、
前記調査手段によって得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置を抽出する抽出手段と、
冗長関節部を前記抽出手段によって抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御する関節部制御手段とを含むことを特徴とする制御装置である。
Further, the present invention is a control device for controlling an articulated robot having a plurality of joint parts including redundant joint parts,
Investigate the movement range of the free-end part of the articulated robot when the angular position of the remaining joint part is changed with the redundant joint part fixed in advance, when the redundant joint part is at a plurality of angular positions. Investigation means to
An extraction means for extracting an angular position of a redundant joint portion that is an operation range that satisfies a predetermined condition among the operation ranges obtained by the investigation means;
And a joint control unit that controls the remaining joint to be angularly displaced in a state where the redundant joint is arranged at the angular position extracted by the extraction unit.

また本発明は、前記予め定める条件を満たす動作範囲は、予め指定された位置を含むことを特徴とする。   According to the present invention, the operation range that satisfies the predetermined condition includes a position designated in advance.

また本発明は、少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、前記遊端部を予め定める軌道上に保持しながら、前記関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように前記冗長関節部を角変位させ、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、前記遊端部の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させる補助制御手段をさらに含むことを特徴とする。   Further, according to the present invention, when the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angular position of the joint portion is set to the center of the movable range while holding the free end portion on a predetermined track. When the redundant joint portion is angularly displaced so as to approach the position, and the angular position of each joint portion is in the vicinity of the center position of the movable range, the redundant joint portion is angularly displaced to widen the operating range of the free end portion. It further includes auxiliary control means.

本発明によれば、調査工程では、予め定める冗長関節部を固定した状態で、残余の関節部の角度位置を変化させたときの多関節ロボットの遊端部の動作範囲を、前記冗長関節部が複数の角度位置にある場合について調査する。抽出工程では、前記調査工程において得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置を抽出する。関節部制御工程では、冗長関節部を前記抽出工程において抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御する。このように冗長関節部を前記抽出工程において抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御することによって、多関節ロボットの遊端部は、前記予め定める動作範囲を連続的に動作することができる。したがって条件毎に冗長関節部の角度位置を抽出しておくことによって、前記条件を満たす動作範囲において多関節ロボットの遊端部を確実に連続的に動作させることができ、作業に応じた制御を簡便に行うことができる。   According to the present invention, in the investigation step, the operation range of the free end portion of the multi-joint robot when the angular position of the remaining joint portion is changed in a state where the predetermined redundant joint portion is fixed is determined as the redundant joint portion. Investigate when is at multiple angular positions. In the extraction step, the angular position of the redundant joint portion that is an operation range that satisfies a predetermined condition is extracted from each operation range obtained in the investigation step. In the joint portion control step, control is performed so that the remaining joint portions are angularly displaced while the redundant joint portions are arranged at the angular positions extracted in the extraction step. By controlling the remaining joints to be angularly displaced in a state where the redundant joints are arranged at the angular positions extracted in the extraction step as described above, The range can be operated continuously. Therefore, by extracting the angular position of the redundant joint part for each condition, the free end part of the articulated robot can be reliably and continuously operated within the operation range that satisfies the above condition, and control according to the work can be performed. It can be performed simply.

また本発明によれば、前記予め定める条件を満たす動作範囲は、予め指定された位置を含むので、多関節ロボットの遊端部を前記予め指定された位置に確実に配置することができる。   Further, according to the present invention, since the motion range that satisfies the predetermined condition includes a predesignated position, the free end portion of the articulated robot can be reliably arranged at the predesignated position.

また本発明によれば、補助制御工程では、少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、前記遊端部を予め定める軌道上に保持しながら、前記関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように前記冗長関節部を角変位させる。これによって角度位置が可動範囲の限界位置に近づいていた関節部は、前記可動範囲の中央位置に近づくので、角変位動作することが可能となり、遊端部を所定の位置に配置するための角変位動作を確実に行い、遊端部を所定の動作範囲で動作させたり、所定の位置に確実に配置したりすることができる。また補助制御工程では、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、前記遊端部の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させるので、前記遊端部はより広い動作範囲内で動作することができる。   According to the invention, in the auxiliary control step, when the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angle of the joint portion is held while holding the free end portion on a predetermined track. The redundant joint is angularly displaced so that the position approaches the center position of the movable range. As a result, the joint portion whose angular position is approaching the limit position of the movable range approaches the central position of the movable range, so that the angular displacement operation can be performed, and the corner for placing the free end portion at a predetermined position. The displacement operation can be reliably performed, and the free end portion can be operated within a predetermined operation range, or can be reliably disposed at a predetermined position. Further, in the auxiliary control step, when the angular position of each joint portion is in the vicinity of the center position of the movable range, the redundant joint portion is angularly displaced in order to widen the operation range of the free end portion. It can operate within a wide operating range.

また本発明によれば、調査手段は、予め定める冗長関節部を固定した状態で、残余の関節部の角度位置を変化させたときの多関節ロボットの遊端部の動作範囲を、前記冗長関節部が複数の角度位置にある場合について調査する。抽出手段は、前記調査手段によって得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置を抽出する。関節部制御手段は、冗長関節部を前記抽出手段によって抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御する。このように冗長関節部を前記抽出手段によって抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御することによって、多関節ロボットの遊端部は、前記予め定める動作範囲を連続的に動作することができる。したがって条件毎に冗長関節部の角度位置を抽出しておくことによって、前記条件を満たす動作範囲において多関節ロボットの遊端部を確実に連続的に動作させることができ、作業に応じた制御を簡便に行うことができる。   Further, according to the present invention, the investigating means determines the operation range of the free end portion of the multi-joint robot when the angle position of the remaining joint portion is changed in a state where the predetermined redundant joint portion is fixed. The case where the part is at a plurality of angular positions is investigated. The extraction means extracts the angular position of the redundant joint portion that is the motion range that satisfies a predetermined condition from the motion ranges obtained by the investigation means. The joint control means controls the remaining joint to be angularly displaced in a state where the redundant joint is arranged at the angular position extracted by the extraction means. By controlling the remaining joint portions to be angularly displaced in a state where the redundant joint portions are arranged at the angular positions extracted by the extraction means in this way, the free end portion of the articulated robot can perform the predetermined operation. The range can be operated continuously. Therefore, by extracting the angular position of the redundant joint part for each condition, the free end part of the articulated robot can be reliably and continuously operated within the operation range that satisfies the above condition, and control according to the work can be performed. It can be performed simply.

また本発明によれば、前記予め定める条件を満たす動作範囲は、予め指定された位置を含むので、多関節ロボットの遊端部を前記予め指定された位置に確実に配置することができる。   Further, according to the present invention, since the motion range that satisfies the predetermined condition includes a predesignated position, the free end portion of the articulated robot can be reliably arranged at the predesignated position.

また本発明によれば、補助制御手段は、少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、前記遊端部を予め定める軌道上に保持しながら、前記関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように前記冗長関節部を角変位させる。これによって角度位置が可動範囲の限界位置に近づいていた関節部は、前記可動範囲の中央位置に近づくので、角変位動作することが可能となり、遊端部を所定の位置に配置するための角変位動作を確実に行い、遊端部を所定の動作範囲で動作させたり、所定の位置に確実に配置したりすることができる。また補助制御手段は、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、前記遊端部の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させるので、前記遊端部はより広い動作範囲内で動作することができる。   Further, according to the present invention, the auxiliary control means is configured such that when the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angle of the joint portion is held while holding the free end portion on a predetermined track. The redundant joint is angularly displaced so that the position approaches the center position of the movable range. As a result, the joint portion whose angular position is approaching the limit position of the movable range approaches the central position of the movable range, so that the angular displacement operation can be performed, and the corner for placing the free end portion at a predetermined position. The displacement operation can be reliably performed, and the free end portion can be operated within a predetermined operation range, or can be reliably disposed at a predetermined position. Further, the auxiliary control means angularly displaces the redundant joint portion in order to widen the operating range of the free end portion when the angular position of each joint portion is in the vicinity of the center position of the movable range. It can operate within a wide operating range.

図1は、本発明の実施の一形態の多関節ロボット1の制御装置2を示すブロック図である。多関節ロボット1は、7自由度を有する冗長自由度のロボットであり、複数の、本実施の形態では6つのアーム体3〜8と、アーム体を回転自在に連結する複数の、本実施の形態では7つの関節部9〜15とを有する。各アーム体3〜8は、それぞれ連結されて直線状に延びるアーム構成体16を構成する。   FIG. 1 is a block diagram showing a control device 2 of an articulated robot 1 according to an embodiment of the present invention. The articulated robot 1 is a robot having seven degrees of freedom and having a plurality of degrees of freedom, and in the present embodiment, a plurality of arm bodies 3 to 8 and a plurality of arm bodies rotatably connected to the present embodiment. In a form, it has seven joint parts 9-15. Each arm body 3-8 comprises the arm structure 16 which is each connected and extends linearly.

各関節部9〜15は、同軸関節部と傾斜関節部とが組み合わされて設けられる。同軸関節軸は、隣接する2つのアーム体を、その各アーム体の軸線と同軸の回転軸線まわりに回転自在に連結する。傾斜関節部は、隣接する2つのアーム体のうちの一方を、各アーム体の軸線に対して傾斜する回転軸線まわりに円錐回転自在に連結する。詳細に述べると、第1関節部9、第5関節部13および第7関節部15は、同軸関節部であり、第2関節部10、第3関節部11、第4関節部12および第6関節部14は、傾斜関節部である。また本発明において、用語「回転」とは、回転軸線まわりに360度以上の回転だけでなく、回転軸線まわりに360度以下の角度で角変位する状態も含むものとする。   Each joint part 9-15 is provided combining the coaxial joint part and the inclination joint part. The coaxial joint shaft connects two adjacent arm bodies so as to be rotatable about a rotation axis that is coaxial with the axis of each arm body. The inclined joint portion connects one of two adjacent arm bodies so as to be conically rotatable about a rotation axis inclined with respect to the axis of each arm body. Specifically, the first joint portion 9, the fifth joint portion 13 and the seventh joint portion 15 are coaxial joint portions, and the second joint portion 10, the third joint portion 11, the fourth joint portion 12 and the sixth joint portion. The joint part 14 is an inclined joint part. Further, in the present invention, the term “rotation” includes not only a rotation of 360 degrees or more around the rotation axis but also a state of angular displacement around the rotation axis by an angle of 360 degrees or less.

アーム構成体16の一端部である第1アーム体3の一端部は、壁面20などに固定される基台17に、第1関節部9によって、第1アーム体3の軸線L3と同軸の第1回転軸線L9まわりに回転自在に連結されている。第2アーム体4の一端部は、第2関節部10によって、第1アーム体3の軸線L3および第2アーム体4の軸線L4に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第2回転軸線L10まわりに回転自在に、第1アーム体3の他端部に連結される。第3アーム体5の一端部は、第3関節部11によって、第2アーム体4の軸線L4および第3アーム体5の軸線L5に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第3回転軸線L11まわりに回転自在に、第2アーム体4の他端部に連結される。第2回転軸線L10と第3回転軸線L11とは平行である。   One end portion of the first arm body 3, which is one end portion of the arm structure body 16, is attached to the base 17 fixed to the wall surface 20 or the like by the first joint portion 9 and is coaxial with the axis L 3 of the first arm body 3. It is rotatably connected around one rotation axis L9. One end of the second arm body 4 is inclined by the second joint 10 at a predetermined angle with respect to the axis L3 of the first arm body 3 and the axis L4 of the second arm body 4, 45 degrees in the present embodiment. The second arm 3 is coupled to the other end of the first arm body 3 so as to be rotatable around the second rotation axis L10. One end portion of the third arm body 5 is inclined by the third joint portion 11 at a predetermined angle with respect to the axis L4 of the second arm body 4 and the axis L5 of the third arm body 5, 45 degrees in the present embodiment. The second arm body 4 is connected to the other end of the second arm body 4 so as to be rotatable around the third rotation axis L11. The second rotation axis L10 and the third rotation axis L11 are parallel.

第4アーム体6の一端部は、第4関節部12によって、第3アーム体5の軸線L5および第4アーム体6の軸線L6に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第4回転軸線L12まわりに回転自在に、第3アーム体5の他端部に連結される。第3回転軸線L11と第4回転軸線L12とは垂直である。第5アーム体7の一端部は、第5関節部13によって、第4アーム体6の軸線L6および第5アーム体7の軸線L7と同軸の第5回転軸線L13まわりに回転自在に、第4アーム体6の他端部に連結される。   One end of the fourth arm body 6 is inclined by the fourth joint 12 at a predetermined angle with respect to the axis L5 of the third arm body 5 and the axis L6 of the fourth arm body 6, 45 degrees in this embodiment. The third arm body 5 is coupled to the other end of the third arm body 5 so as to be rotatable around the fourth rotation axis L12. The third rotation axis L11 and the fourth rotation axis L12 are vertical. One end portion of the fifth arm body 7 is rotatable by the fifth joint portion 13 about a fifth rotation axis L13 coaxial with the axis L6 of the fourth arm body 6 and the axis L7 of the fifth arm body 7, It is connected to the other end of the arm body 6.

アーム構成体16の他端部である第6アーム体8の一端部は、第6関節部14によって、第5アーム体7の軸線L7および第6アーム体8の軸線L8に対して所定の角度、本実施の形態では45度で傾斜する第6回転軸線L14まわりに回転自在に、第5アーム体7の他端部に連結される。多関節ロボット1の遊端部となるエンドエフェクタ18は、第6アーム体8の他端部に、第7関節部15によって、第6アーム体8の軸線L8と同軸の第7回転軸線L15まわりに回転自在に連結されている。エンドエフェクタ18は、たとえば溶接トーチやハンドリング装置などの手先装置であってもよい。   One end of the sixth arm body 8, which is the other end of the arm structure 16, has a predetermined angle with respect to the axis L 7 of the fifth arm body 7 and the axis L 8 of the sixth arm body 8 by the sixth joint portion 14. In this embodiment, it is connected to the other end of the fifth arm body 7 so as to be rotatable around the sixth rotation axis L14 inclined at 45 degrees. The end effector 18 serving as the free end of the multi-joint robot 1 is moved around the seventh rotation axis L15 coaxial with the axis L8 of the sixth arm body 8 by the seventh joint 15 at the other end of the sixth arm body 8. Is rotatably connected to. The end effector 18 may be a hand device such as a welding torch or a handling device.

各アーム体3〜8は、各アーム体3〜8を回転駆動するモータを内蔵する。また各アーム体3〜8は、その軸線を挿通する中空空間が形成される。この中空空間に1または複数の配線が伸びて配置される。各配線は、前記モータを駆動させるための電力、前記モータへの回転指令およびエンドエフェクタ18への電力および圧縮空気などを供給する。   Each arm body 3-8 incorporates a motor that rotationally drives each arm body 3-8. Each of the arm bodies 3 to 8 is formed with a hollow space through the axis. One or a plurality of wirings are extended and disposed in this hollow space. Each wiring supplies electric power for driving the motor, a rotation command to the motor, electric power to the end effector 18, compressed air, and the like.

各アーム体3〜8を回転軸線L9〜L15まわりに回転する回転機構は、従来の機構と同様であってもよい。前記回転機構は、一例を挙げると、中空形状の波動歯車機構、たとえばハーモニックドライブ(登録商標)を用いてもよい。波動歯車機構は、入力側部材と出力側部材とを備え、それらが相対的に回転する。入力側部材は、各関節部9〜15によって連結する2つの部材(基台およびアーム体)の一方に連結され、出力側部材は、前記2つの部材のうち他方に連結される。モータからの回転が入力側部材に与えられると、入力側部材と出力側部材とが相対的に回転する。これによって一方のアーム体と他方のアーム体とを相対的に回転させることができる。このような回転機構が、各アーム体3〜8に設けられることによって、隣接する2つのアーム体を相対的に回転させることができる。   The rotation mechanism that rotates the arm bodies 3 to 8 around the rotation axes L9 to L15 may be the same as the conventional mechanism. As an example of the rotation mechanism, a hollow wave gear mechanism such as a harmonic drive (registered trademark) may be used. The wave gear mechanism includes an input side member and an output side member, and they rotate relatively. The input side member is connected to one of two members (base and arm body) connected by the joint portions 9 to 15, and the output side member is connected to the other of the two members. When rotation from the motor is applied to the input side member, the input side member and the output side member rotate relatively. Thereby, one arm body and the other arm body can be rotated relatively. By providing such a rotation mechanism in each arm body 3-8, two adjacent arm bodies can be rotated relatively.

空間座標系は、図1に示すように、多関節ロボット1の基台17が固定されている壁面20に沿う互いに垂直な2つの方向をそれぞれX方向およびY方向とし、壁面20に垂直で壁面20から離反する方向をZ方向とする。   As shown in FIG. 1, the spatial coordinate system has two directions perpendicular to the wall surface 20 on which the base 17 of the articulated robot 1 is fixed as an X direction and a Y direction, respectively. The direction away from 20 is the Z direction.

制御装置2は、中央演算処理部19を備える。中央演算処理部19は、たとえばCPUおよびメモリなどで実現され、多関節ロボット1を制御するために必要な演算を行って、その演算結果を動作指令として多関節ロボット1に与える。   The control device 2 includes a central processing unit 19. The central processing unit 19 is realized by, for example, a CPU and a memory, and performs calculations necessary for controlling the articulated robot 1 and gives the calculation results to the articulated robot 1 as operation commands.

図2は、制御装置2の中央演算処理部19による多関節ロボット1の制御方法の手順を示すフローチャートである。ステップs0で手順が開始されてステップs1に進む。   FIG. 2 is a flowchart illustrating a procedure of a method for controlling the articulated robot 1 by the central processing unit 19 of the control device 2. The procedure starts at step s0 and proceeds to step s1.

調査工程であるステップs1では、調査手段である中央演算処理部19は、予め定める冗長関節部、本実施の形態では第1関節部9を固定した状態で、残余の関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させたときの多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を、第1関節部9が複数の角度位置θにある場合について調査してステップs2に進む。 In step s1, which is the investigation process, the central processing unit 19 as the investigation means fixes the angles of the remaining joint portions 10 to 15 in a state where the predetermined redundant joint portion, in the present embodiment, the first joint portion 9 is fixed. The operation range of the end effector 18 of the multi-joint robot 1 when the positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5 , θ 6 , θ 7 ) are changed, and the first joint unit 9 has a plurality of angular positions θ. The case of 1 is investigated, and the process proceeds to step s2.

図3〜図10は、第1関節部9をある角度位置θに固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。図3は、θ=0度のときであり、図4は、θ=45度のときであり、図5は、θ=90度のときであり、図6は、θ=135度のときであり、図7は、θ=180度のときであり、図8は、θ=225度のときであり、図9は、θ=270度のときであり、図10は、θ=315度のときである。 3 to 10 show the angular positions (θ 2 , θ 3 ,...) Of the second to seventh joint parts 10 to 15 as the remaining joint parts in a state where the first joint part 9 is fixed at a certain angular position θ 1 . θ 4 , θ 5 , θ 6 , θ 7 ) in the vicinity of the end effector 18 when the motion range of the end effector 18 of the articulated robot 1 is limited to the plane X = 0 when the simulation is performed. It is a figure which shows the operation | movement range of the 6th joint part. 3 is when θ 1 = 0 degrees, FIG. 4 is when θ 1 = 45 degrees, FIG. 5 is when θ 1 = 90 degrees, and FIG. 6 is when θ 1 = 135. 7 is when θ 1 = 180 degrees, FIG. 8 is when θ 1 = 225 degrees, FIG. 9 is when θ 1 = 270 degrees, and FIG. Is when θ 1 = 315 degrees.

抽出工程であるステップs2では、抽出手段である中央演算処理部19は、ステップs1において得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置θを抽出してステップs3に進む。 In the extraction step is a step s2, an extracting means central processing unit 19, among the operating range obtained in step s1, extracting the angular position theta 1 of the redundant joint to be satisfying operating range predetermined Then, the process proceeds to step s3.

図5および図9に示すように、第1関節部9の角度位置θが90度および270度のとき、他の図3、図4、図6〜図8、図10に示す角度位置θに比べて連続的に動作可能な動作範囲が広いことがわかる。また図3および図7に示すように、第1関節部9の角度位置θが0度および180度のとき、他の図4〜図6、図8〜図10に示す角度位置θに比べて連続的に動作可能な動作範囲が狭いことがわかる。また図3および図7に示すように、第1関節部9の角度位置θが0度および180度のとき、動作範囲が2つに分かれており、このとき多関節ロボット1のエンドエフェクタ18は、一方の動作範囲から他方の動作範囲に直接連続的に移動することができない。しかし第1関節部9の角度位置θが90度および270度のときは、平面X=0におけるZ方向の下限はZ=1000ミリメートル程度であるけれども、θが0度および180度のときは、平面X=0におけるZ方向の下限はZ=200ミリメートル程度にまですることができる。 As shown in FIGS. 5 and 9, when the angular position θ 1 of the first joint portion 9 is 90 degrees and 270 degrees, the angular positions θ shown in other FIGS. 3, 4, 6 to 8, and 10. It can be seen that the operation range capable of continuous operation is wider than that of 1 . Also as shown in FIGS. 3 and 7, when the angular position theta 1 of the first joint portion 9 is 0 degree and 180 degrees, another 4 to 6, the angular position theta 1 shown in FIGS. 8 to 10 It can be seen that the operating range in which continuous operation is possible is narrow. As shown in FIGS. 3 and 7, when the angular position θ 1 of the first joint portion 9 is 0 degrees and 180 degrees, the operation range is divided into two. At this time, the end effector 18 of the multi-joint robot 1 is divided. Cannot move directly from one operating range to the other. However, when the angular position theta 1 of the first joint portion 9 of 90 degrees and 270 degrees, although the lower limit of the Z-direction in the plane X = 0 is about Z = 1000 millimeters, when theta 1 is 0 degrees and 180 degrees The lower limit of the Z direction in the plane X = 0 can be set to about Z = 200 millimeters.

したがってエンドエフェクタ18が連続的に動作可能な広い動作範囲を得たい場合には、第1関節部9の角度位置θをたとえば90度および270度にしてもよく、エンドエフェクタ18をZ軸方向の値の小さい位置に配置したい場合には、第1関節部9の角度位置θを0度および180度にしてもよい。このように予め指定されるエンドエフェクタ18を配置したい位置を含む動作範囲、換言すれば予め定める条件を満たす動作範囲に基づいて、第1関節部9の角度位置θを任意の値に切換えるようなスイッチを制御装置2に設けることで、操作者が前記スイッチを切換操作することによってエンドエフェクタ18を所望の位置に容易に配置することができる。 Thus if the end effector 18 is desired to obtain continuously operable wide operating range may be the angular position theta 1 of the first joint portion 9, for example 90 degrees and 270 degrees, the end effector 18 Z-axis direction of if you want to place a small position of values, the angular position theta 1 of the first joint portion 9 may be 0 degrees and 180 degrees. As described above, the angular position θ 1 of the first joint portion 9 is switched to an arbitrary value based on an operation range including a position where the end effector 18 that is designated in advance is desired, in other words, an operation range that satisfies a predetermined condition. By providing a simple switch in the control device 2, the operator can easily place the end effector 18 at a desired position by switching the switch.

関節部制御工程であるステップs3では、関節部制御手段である中央演算処理部19は、冗長関節部である第1関節部9をステップs2において抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部10〜15を角変位させるように制御してステップs4に進み、全ての手順を終了する。ステップs3では、抽出された第1関節部9の角度位置のうち、前記第1関節部9の現在の角度位置に近い方が設定される。   In step s3, which is a joint control step, the central processing unit 19, which is a joint control means, places the first joint portion 9, which is a redundant joint, at the angular position extracted in step s2, and the remainder. Control is performed so that the joint portions 10 to 15 are angularly displaced, the process proceeds to step s4, and all procedures are terminated. In step s3, the one closer to the current angular position of the first joint part 9 is set out of the extracted angular positions of the first joint part 9.

以上のように多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲がX=0の平面内に限定される場合には、冗長関節部である第1関節部9の角度位置θを容易に導出することができる。また多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲がX=0の平面内に限定されない場合には、たとえば90度および270度の代わりに、θ={tan−1(y/x)+90}度およびθ={tan−1(y/x)+270}度とすればよい。ここでxはエンドエフェクタ18のX方向の座標であり、yはエンドエフェクタ18のY方向の座標であり、tan−1は逆正接関数である。同様に0度および180度の代わりには、θ=tan−1(y/x)度およびθ={tan−1(y/x)+180}度とすればよい。このように多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲がX=0の平面内に限定されない場合でも、冗長関節部である第1関節部9の角度位置θを容易に導出することができる。したがってどのような動作範囲であっても、冗長関節部である第1関節部9の角度位置θを容易に導出することができる。 As described above, when the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 is limited to the plane of X = 0, the angular position θ 1 of the first joint portion 9 that is a redundant joint portion is easily derived. be able to. Further, when the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 is not limited to the plane of X = 0, for example, θ 1 = {tan −1 (y / x) +90} instead of 90 degrees and 270 degrees. The degree and θ 1 = {tan −1 (y / x) +270} degrees may be set. Here, x is the coordinate of the end effector 18 in the X direction, y is the coordinate of the end effector 18 in the Y direction, and tan −1 is an arctangent function. Similarly, instead of 0 degrees and 180 degrees, θ 1 = tan −1 (y / x) degrees and θ 1 = {tan −1 (y / x) +180} degrees may be used. As described above, even when the operation range of the end effector 18 of the multi-joint robot 1 is not limited to the plane of X = 0, the angular position θ 1 of the first joint portion 9 that is a redundant joint portion can be easily derived. . Therefore, the angular position θ 1 of the first joint portion 9 that is a redundant joint portion can be easily derived regardless of the operation range.

以上のように本実施の形態では、第1関節部9を冗長関節部としたけれども、第1〜第4関節部9〜12のいずれか1つを冗長関節部にしてもよく、冗長関節部となった第1〜第4関節部9〜12に関して、前述の図2に示すフローチャートの手順を行うことができる。このように冗長関節部を抽出工程において抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御することによって、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18は、前記予め定める動作範囲を連続的に動作することができる。したがって条件毎に冗長関節部の角度位置を抽出しておくことによって、前記条件を満たす動作範囲において多関節ロボット1のエンドエフェクタ18を確実に連続的に動作させることができ、このような制御を簡便に行うことができる。。   As described above, in the present embodiment, the first joint portion 9 is a redundant joint portion, but any one of the first to fourth joint portions 9 to 12 may be a redundant joint portion. With respect to the first to fourth joint portions 9 to 12, the procedure of the flowchart shown in FIG. 2 can be performed. The end effector 18 of the articulated robot 1 performs the predetermined operation by controlling the remaining joint portions to be angularly displaced in a state where the redundant joint portions are arranged at the angular positions extracted in the extraction step. The range can be operated continuously. Therefore, by extracting the angular position of the redundant joint portion for each condition, the end effector 18 of the multi-joint robot 1 can be reliably and continuously operated within the operation range that satisfies the above condition. It can be performed simply. .

また本実施の形態では、冗長関節部とした第1関節部9の固定する角度位置θを0度、45度、90度、135度、180度、225度、270度、315度と、0度から45度刻みとしたけれども、これに限ることはない。前記角度位置θは、たとえば0度から10度刻みで、0度、10度、20度、…、340度、350度と設定してもよいし、0度から30度刻みで、0度、30度、60度、…、300度、330度と設定してもよい。 Further, in the present embodiment, the angular position θ 1 to be fixed by the first joint portion 9 as the redundant joint portion is set to 0 degree, 45 degrees, 90 degrees, 135 degrees, 180 degrees, 225 degrees, 270 degrees, 315 degrees, Although it is set in increments of 0 to 45 degrees, it is not limited to this. The angular position θ 1 may be set to 0 degrees, 10 degrees, 20 degrees,..., 340 degrees, 350 degrees, for example, in increments of 0 to 10 degrees, or 0 degrees in increments of 0 to 30 degrees. , 30 degrees, 60 degrees,..., 300 degrees, and 330 degrees may be set.

また前述の制御方法は、少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、エンドエフェクタ18を予め定める軌道上に保持しながら、当該関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように冗長関節部を角変位させ、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、エンドエフェクタ18の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させる補助制御工程をさらに含むようにしてもよい。   In the above control method, when the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angular position of the joint portion is set within the movable range while holding the end effector 18 on a predetermined trajectory. When the redundant joints are angularly displaced so as to approach the central position, and the angular position of each joint is in the vicinity of the central position of the movable range, the auxiliary joint is angularly displaced to widen the operating range of the end effector 18. A control step may be further included.

具体的には、まずエンドエフェクタ18を予め定める軌道上に保持して、エンドエフェクタ18の位置および姿勢を保持した状態で、予め定める冗長関節部の変位角度量Δθだけ現在の角度位置からプラス方向に角変位させたときの残余の関節部の角度位置を、逆変換によって求める。   Specifically, first, the end effector 18 is held on a predetermined trajectory, and the position and posture of the end effector 18 are maintained, and the displacement direction amount Δθ of the predetermined redundant joint portion is set in the plus direction from the current angular position. The angular position of the remaining joint when the angular displacement is obtained is obtained by inverse transformation.

続いてエンドエフェクタ18を予め定める軌道上に保持して、エンドエフェクタ18の位置および姿勢を保持した状態で、予め定める冗長関節部の変位角度量Δθだけ現在の角度位置からマイナス方向に角変位させたときの残余の関節部の角度位置を、逆変換によって求める。   Subsequently, the end effector 18 is held on a predetermined trajectory, and with the position and posture of the end effector 18 held, the angular displacement of the redundant joint portion by a predetermined amount of angular displacement Δθ is negatively displaced from the current angular position. The angular position of the remaining joint is obtained by inverse transformation.

続いて、このようにして求められた冗長関節部を除く残余の関節部の角度位置から、可動範囲の限界位置に近づいた関節軸の角度を、冗長関節部をプラス方向に角変位させたときとマイナス方向に角変位させたときとで比較して、限界位置から遠い方を採用する。   Subsequently, when the angle of the joint axis approaching the limit position of the movable range is angularly displaced in the plus direction from the angle position of the remaining joint part excluding the redundant joint part thus obtained. Compared with the case of angular displacement in the minus direction, the one far from the limit position is adopted.

また多関節ロボット1の各関節部9〜15は、可動範囲がたとえば−180度以上、+180度以下のように予め決まっており、これを超えて関節部を角変位させることはできない。このように各関節部9〜15が可動範囲を超えて角変位することを回避するためには、少なくとも1つの関節部が可動範囲の限界位置に近づいたときに、当該関節部を可動範囲の中央位置に引き戻すように冗長関節部を角変位させることによって、各関節部の可動範囲に由来する問題点を取除くことができる。   In addition, the joint portions 9 to 15 of the multi-joint robot 1 have a predetermined movable range such as −180 degrees or more and +180 degrees or less, and the joint portions cannot be angularly displaced beyond this range. Thus, in order to avoid the angular displacement of each joint portion 9-15 beyond the movable range, when at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the joint portion is moved out of the movable range. By causing the redundant joint portion to be angularly displaced so as to be pulled back to the center position, it is possible to eliminate the problems derived from the movable range of each joint portion.

これによって角度位置が可動範囲の限界位置に近づいていた関節部は、前記可動範囲の中央位置に近づくので、角変位動作することが可能となり、エンドエフェクタ18を所定の位置に配置するための角変位動作を確実に行い、エンドエフェクタ18を所定の動作範囲で動作させたり、所定の位置に確実に配置したりすることができる。また補助制御工程では、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、エンドエフェクタ18の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させるので、エンドエフェクタ18はより広い動作範囲内で動作することができる。   As a result, the joint portion whose angular position is approaching the limit position of the movable range approaches the central position of the movable range, and therefore, it is possible to perform an angular displacement operation, and an angle for arranging the end effector 18 at a predetermined position. It is possible to reliably perform the displacement operation, and to move the end effector 18 within a predetermined operation range or to be surely disposed at a predetermined position. Further, in the auxiliary control step, when the angular position of each joint portion is near the center position of the movable range, the redundant joint portion is angularly displaced in order to widen the operation range of the end effector 18, so that the end effector 18 has a wider operation. Can operate within range.

本実施の形態において、予め定める軌道とは、ロボットが行う作業に応じて、たとえばアーク溶接時の溶接線、またはマテリアルハンドリング時の荷物の通過軌道に応じて、操作者がオンラインまたはオフラインで教示する軌道である。   In the present embodiment, the predetermined trajectory is taught online or offline by the operator according to the work performed by the robot, for example, the welding line at the time of arc welding or the passage trajectory of the load at the time of material handling. Orbit.

本発明の実施の一形態の多関節ロボット1の制御装置2を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control apparatus 2 of the articulated robot 1 of one Embodiment of this invention. 制御装置2の中央演算処理部19による多関節ロボット1の制御方法の手順を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing a procedure of a method for controlling the articulated robot 1 by the central processing unit 19 of the control device 2. 第1関節部9を角度位置θ=0度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 0 °, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=45度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 45 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=90度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 90 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=135度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 135 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=180度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 180 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=225度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 225 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=270度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 270 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range. 第1関節部9を角度位置θ=315度に固定した状態で、残余の関節部である第2〜第7関節部10〜15の角度位置(θ,θ,θ,θ,θ,θ)を変化させるシミュレーションを行ったときの、多関節ロボット1のエンドエフェクタ18の動作範囲を平面X=0に限定した場合の、エンドエフェクタ18近傍にある第6関節部14の動作範囲を示す図である。With the first joint portion 9 fixed at the angular position θ 1 = 315 degrees, the angular positions (θ 2 , θ 3 , θ 4 , θ 5) of the second to seventh joint portions 10 to 15 that are the remaining joint portions. , Θ 6 , θ 7 ) when the simulation is performed to change the movement range of the end effector 18 of the articulated robot 1 to the plane X = 0, the sixth joint portion 14 in the vicinity of the end effector 18 It is a figure which shows the operation | movement range.

符号の説明Explanation of symbols

1 多関節ロボット
2 制御装置
9〜15 関節部
18 エンドエフェクタ
19 中央演算処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Articulated robot 2 Control apparatus 9-15 Joint part 18 End effector 19 Central processing part

Claims (6)

冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットを制御する制御方法であって、
予め定める冗長関節部を固定した状態で、残余の関節部の角度位置を変化させたときの多関節ロボットの遊端部の動作範囲を、前記冗長関節部が複数の角度位置にある場合について調査する調査工程と、
前記調査工程において得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置を抽出する抽出工程と、
冗長関節部を前記抽出工程において抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御する関節部制御工程とを含むことを特徴とする制御方法。
A control method for controlling an articulated robot having a plurality of joints including redundant joints,
Investigate the movement range of the free-end part of the articulated robot when the angular position of the remaining joint part is changed with the redundant joint part fixed in advance, when the redundant joint part is at a plurality of angular positions. Survey process to
An extraction step of extracting an angular position of a redundant joint portion that is an operation range that satisfies a predetermined condition among the operation ranges obtained in the investigation step;
And a joint portion control step for controlling the remaining joint portions to be angularly displaced in a state where the redundant joint portions are arranged at the angular positions extracted in the extraction step.
前記予め定める条件を満たす動作範囲は、予め指定された位置を含むことを特徴とする請求項1記載の制御方法。   The control method according to claim 1, wherein the operation range that satisfies the predetermined condition includes a position designated in advance. 少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、前記遊端部を予め定める軌道上に保持しながら、前記関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように前記冗長関節部を角変位させ、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、前記遊端部の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させる補助制御工程をさらに含むことを特徴とする請求項1または2記載の制御方法。   When the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angular position of the joint portion is brought closer to the central position of the movable range while holding the free end portion on a predetermined track. An auxiliary control step of angularly displacing the redundant joint portion in order to widen the operating range of the free end portion when the redundant joint portion is angularly displaced and the angular position of each joint portion is in the vicinity of the center position of the movable range; The control method according to claim 1, further comprising: 冗長関節部を含む複数の関節部を有する多関節ロボットを制御する制御装置であって、
予め定める冗長関節部を固定した状態で、残余の関節部の角度位置を変化させたときの多関節ロボットの遊端部の動作範囲を、前記冗長関節部が複数の角度位置にある場合について調査する調査手段と、
前記調査手段によって得られた各動作範囲のうち、予め定める条件を満たす動作範囲となる冗長関節部の角度位置を抽出する抽出手段と、
冗長関節部を前記抽出手段によって抽出された角度位置に配置した状態で、残余の関節部を角変位させるように制御する関節部制御手段とを含むことを特徴とする制御装置。
A control device for controlling an articulated robot having a plurality of joint parts including redundant joint parts,
Investigate the movement range of the free-end part of the articulated robot when the angular position of the remaining joint part is changed with the redundant joint part fixed in advance, when the redundant joint part is at a plurality of angular positions. Investigation means to
An extraction means for extracting an angular position of a redundant joint portion that is an operation range that satisfies a predetermined condition among the operation ranges obtained by the investigation means;
A control apparatus comprising: joint control means for controlling the remaining joint portions to be angularly displaced in a state where the redundant joint portions are arranged at the angular positions extracted by the extraction means.
前記予め定める条件を満たす動作範囲は、予め指定された位置を含むことを特徴とする請求項4記載の制御装置。   The control apparatus according to claim 4, wherein the operation range that satisfies the predetermined condition includes a position designated in advance. 少なくとも1つの関節部の角度位置が可動範囲の限界位置に近づいた場合、前記遊端部を予め定める軌道上に保持しながら、前記関節部の角度位置を前記可動範囲の中央位置に近づけるように前記冗長関節部を角変位させ、各関節部の角度位置が可動範囲の中央位置近傍にある場合、前記遊端部の動作範囲を広くするために冗長関節部を角変位させる補助制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項4または5記載の制御装置。   When the angular position of at least one joint portion approaches the limit position of the movable range, the angular position of the joint portion is brought closer to the central position of the movable range while holding the free end portion on a predetermined track. Auxiliary control means for angularly displacing the redundant joint portion in order to widen the operating range of the free end portion when the redundant joint portion is angularly displaced and the angular position of each joint portion is in the vicinity of the center position of the movable range. The control device according to claim 4, comprising: a control device.
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