JP2006015420A - Control device for articulated robot - Google Patents
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Description
本発明は、複数の駆動軸を有するロボット本体を制御する多関節ロボットの制御装置に関し、特に、ロボット本体における軸順序(駆動軸の順序)と制御装置における軸順序とを入れ替え可能な多関節ロボットの制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for an articulated robot that controls a robot body having a plurality of drive axes, and in particular, an articulated robot capable of switching the order of axes (order of drive axes) in the robot body and the order of axes in the control apparatus. The present invention relates to a control device.
図3は一般的な6軸の垂直多関節ロボットを示した斜視図である。この垂直多関節ロボットは、旋回フレームは本体ベースに対してJ1回りに旋回し、下腕は旋回フレームに対してJ2回りに回転し、上腕は下腕に対してJ3回りに回転するようにされている。また、上腕の先端に設けられたリスト(手首)は、3つの回転軸を有し、図3に示したJ4、J5、およびJ6回りに回転可能にされている。ここで、前述したJ1〜J6回りに回転させるための各駆動軸をそれぞれJT1〜JT6軸とする。これらの駆動軸のアクチュエータとしてはサーボモータが用いられている。 FIG. 3 is a perspective view showing a general 6-axis vertical articulated robot. In this vertical articulated robot, the turning frame turns about J1 with respect to the main body base, the lower arm rotates about J2 with respect to the turning frame, and the upper arm rotates about J3 with respect to the lower arm. ing. Further, the wrist (wrist) provided at the tip of the upper arm has three rotation axes and is rotatable around J4, J5 and J6 shown in FIG. Here, the drive shafts for rotating around the above-described J1 to J6 are referred to as JT1 to JT6 axes, respectively. Servo motors are used as actuators for these drive shafts.
図3に示した6軸の垂直多関節ロボットにおいては、一般に、本体ベース側にある3つの駆動軸(JT1〜JT3軸)には相対的に出力の大きなサーボモータを使用する一方、本体ベースとは反対側すなわちリスト側にある3つの駆動軸(JT4〜JT6軸)には相対的に出力の小さなサーボモータを使用している。そのため、6つの駆動軸の各サーボモータをそれぞれ駆動するサーボアンプ等の駆動装置においては、前述したサーボモータの出力に対応すべく、JT1〜JT3軸のそれぞれを駆動する駆動装置は電流容量が相対的に大きく、その一方、JT4〜JT6軸のそれぞれを駆動する駆動装置は電流容量が相対的に小さいものを使用している。 In the 6-axis vertical articulated robot shown in FIG. 3, generally, a servo motor having a relatively large output is used for the three drive shafts (JT1 to JT3 axes) on the main body base side. Uses a servo motor with a relatively small output for the three drive shafts (JT4 to JT6) on the opposite side, that is, the wrist side. Therefore, in a drive device such as a servo amplifier that drives each servomotor of each of the six drive shafts, the drive device that drives each of the JT1 to JT3 shafts has a relative current capacity in order to correspond to the output of the servomotor described above. On the other hand, a driving device for driving each of the JT4 to JT6 axes uses a device having a relatively small current capacity.
前述のものはJT2軸には出力の大きなサーボモータを使用する一方、JT4軸には出力の小さなサーボモータを使用する形態であったが、軸構成の変更等により、前述の形態とは逆に、JT4軸に出力の大きなサーボモータを使用し、JT2軸に出力の小さなサーボモータを使用するロボット本体が新しく開発された場合は、前述の形態とは別の駆動装置を新規に設計、製作する必要があった。なお、特許文献1には、ロボット本体の軸数よりも少ない制御軸数を有する駆動装置により、ロボット本体の駆動軸の制御を行う技術が開示されている。しかしながら、係る技術では、当然のことながら、ロボット本体の全ての駆動軸を同期駆動させるような使用形態には適用できないというデメリットがある。
このように、前述した従来技術では、制御装置が具備する駆動装置の各軸ごとの電流容量に従い、駆動できるロボット本体のサーボモータが決定されることになる。そのため、例えば、JT1〜JT3軸に相対的に大きな電流容量を有し、JT4〜JT6軸に相対的に小さな電流容量を有する駆動装置を考えた場合、ロボット本体においてJT1〜JT3軸が大きな出力のサーボモータであるとともにJT4〜JT6軸が出力の小さなサーボモータであるならば問題はない。しかし、この駆動装置においてロボット本体における軸順序(駆動軸の順序)を入れ替えたような場合、例えばロボット本体におけるJT2軸とJT4軸とを入れ替えた場合は問題になる。すなわち、この場合は、JT4軸に出力の大きなサーボモータを使用する一方、JT2軸に出力の小さなサーボモータを使用することになるので、JT4軸に関しては電流容量の小さな駆動装置にて出力の大きいサーボモータを駆動するという不都合が生じることになる。 As described above, in the above-described conventional technology, the servo motor of the robot body that can be driven is determined according to the current capacity of each axis of the drive device included in the control device. Therefore, for example, when considering a drive device having a relatively large current capacity on the JT1 to JT3 axes and a relatively small current capacity on the JT4 to JT6 axes, the JT1 to JT3 axes have a large output in the robot body. There is no problem if it is a servo motor and the JT4 to JT6 axes are servomotors with a small output. However, in this drive device, when the order of axes in the robot body (order of drive axes) is changed, for example, when the JT2 axis and JT4 axis in the robot body are changed, there is a problem. In other words, in this case, a servo motor with a large output is used for the JT4 axis, while a servomotor with a small output is used for the JT2 axis. The disadvantage of driving the servo motor occurs.
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、ロボット本体における軸順序(駆動軸の順序)と駆動装置における軸順序とを容易に入れ替え可能な、多関節ロボットの制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and is an articulated robot that can easily exchange the axis order (drive axis order) in the robot body and the axis order in the drive device. An object of the present invention is to provide a control device.
前述した目的を達成するために、本発明では、複数の駆動軸を有するロボット本体を制御する多関節ロボットの制御装置において、ロボット本体における少なくとも位置および角度を算出するロボット機構計算部と、ロボット本体が具備する複数の駆動軸の軸順序を入れ替え可能な軸入れ替え部とを有し、前記軸入れ替え部を介して前記ロボット機構計算部によりロボット本体が具備する複数の駆動軸を制御するようにしたことを特徴とする多関節ロボットの制御装置を提供した。 In order to achieve the above-described object, in the present invention, in an articulated robot control device that controls a robot body having a plurality of drive axes, a robot mechanism calculation unit that calculates at least a position and an angle in the robot body, and a robot body An axis exchanging unit capable of exchanging the axis order of the plurality of drive axes included in the robot, and the robot mechanism calculation unit controls the plurality of drive axes included in the robot body via the axis exchanging unit. A control device for an articulated robot is provided.
係る構成としたことにより、ロボット本体が具備する複数の駆動軸の軸順序を入れ替えるような場合、例えば駆動軸間で駆動軸のアクチュエータとしてのサーボモータを入れ替えるような場合は、駆動軸の軸順序を入れ替え可能にした軸入れ替え部における処理により、容易に対処できる。これにより、電流容量の大きい駆動装置は出力の大きいサーボモータを駆動することになるとともに、電流容量の小さい駆動装置は出力の小さいサーボモータを駆動することになり、駆動装置の電流容量とサーボモータの出力との対応関係がうまくとれることになる。 With such a configuration, when the axis order of a plurality of drive axes included in the robot body is changed, for example, when the servo motor as the actuator of the drive axis is changed between the drive axes, the axis order of the drive axes It can be easily dealt with by the processing in the axis replacement unit that makes it possible to replace As a result, a driving device with a large current capacity drives a servo motor with a large output, and a driving device with a small current capacity drives a servo motor with a small output. The correspondence with the output of can be taken well.
本発明によれば、従来使用していた駆動装置を用いながらも、ロボット本体における駆動軸間のサーボモータの入れ替えに容易に対処できるものとなった。このように、ロボット本体における軸順序と駆動装置における軸順序とが容易に入れ替え可能になったことにより、メーカにおいては駆動軸間によるサーボモータの配置の相違に応じて駆動装置を設計、製作する手間が省けるとともに、ユーザにおいては何種類もの駆動装置を予備品として持つ必要がなくなった。 According to the present invention, it is possible to easily cope with the replacement of the servo motor between the drive shafts in the robot body while using the drive device that has been used conventionally. As described above, since the axis order in the robot body and the axis order in the drive device can be easily interchanged, the manufacturer designs and manufactures the drive device according to the difference in the arrangement of the servo motor between the drive shafts. This saves time and eliminates the need for the user to have several types of drive units as spare parts.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態における多関節ロボットの制御装置11の構成を示すブロック図である。この図1において、5は6つの駆動軸を有する多関節構造のロボット本体である。ロボット本体5の構造を図3に示す。ロボット5は、旋回フレームは本体ベースに対してJ1回りに旋回し、下腕は旋回フレームに対してJ2回りに回転し、上腕は下腕に対してJ3回りに回転するようにされている。また、上腕の先端に設けられたリストは、図3に示したJ4、J5、およびJ6回りに回転可能にされている。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a control device 11 for an articulated robot according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1,
ここで、前述したJ1〜J6回りに回転させるための各駆動軸をそれぞれJT1〜JT6軸とする。これらの駆動軸のアクチュエータとしてはサーボモータが用いられている。なお、サーボモータの出力の大きさに関しては、本体ベース側にある3つの駆動軸(JT1〜JT3軸)には相対的に出力の大きなサーボモータを使用する一方、本体ベースとは反対側すなわちリスト側にある3つの駆動軸(JT4〜JT6軸)には相対的に出力の小さなサーボモータを使用している。 Here, the drive shafts for rotating around the above-described J1 to J6 are referred to as JT1 to JT6 axes, respectively. Servo motors are used as actuators for these drive shafts. Regarding the magnitude of the output of the servo motor, a servo motor having a relatively large output is used for the three drive shafts (JT1 to JT3 axes) on the main body base side, while the other side of the main body base, that is, the list Servo motors with relatively small outputs are used for the three drive shafts (JT4 to JT6) on the side.
また、図1において、1はロボット本体5が具備する各駆動軸における少なくとも位置および角度を算出するロボット機構計算部であり、一般的にはロボット本体5のキネマティクスを算出する。2は軸入れ替え部であり、あらかじめ設定された順序に駆動軸の入れ替えを行う。3はフィードバック制御等を行うサーボ制御部であり、駆動装置4の軸順序とは一対一に対応している。4はロボット本体5が具備する各駆動軸を駆動するためのサーボモータに対して指令電流を供給する駆動装置であり、この駆動装置4はJT1〜JT3軸については電流容量が大きく、JT4〜JT6軸については電流容量が小さいものとなっている。
In FIG. 1,
なお、図1において、駆動装置4内の表記○の大きさは、各軸の電流容量の大きさを相対的に表している。また、ロボット本体5内の表記○の大きさは、各駆動軸のサーボモータの出力の大きさを相対的に表している。また、ロボット機構計算部1、軸入れ替え部2,およびサーボ制御部3の各ブロックはソフトウェアであり、駆動装置4およびロボット本体5の各ブロックはハードウェアである。
In FIG. 1, the size of the notation ◯ in the
次に、図2に示したフローチャートを参照して、前述した軸入れ替え部2にて行われる処理の流れについて説明する。ここでは、ロボット本体5において、JT2軸のサーボモータとJT4軸のサーボモータとを入れ替えることにより、JT4軸に出力の大きなサーボモータを使用し、JT2軸に出力の小さなサーボモータを使用する場合を想定する。軸入れ替え部2内では、サーボ制御部3へ指令値を送信する毎に、以下の処理が行われる。
Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 2, the flow of processing performed in the
まず、ステップ100において、あらかじめ設定された軸入れ替えの設定値を配列データS[]に読み込む。ここで、軸入れ替えの設定値については、これはメーカ側がロボット本体ごとに決めても良いし、ユーザ側が任意に変更しても構わない。また、配列データS[]には、サーボ制御部3へデータを転送する順序を配列要素ゼロから順に軸番号として格納するようにしている。JT1、JT2、JT3、JT4、JT5、JT6の順序でサーボ制御部3へデータを転送する場合の配列の値は、要素ゼロから順に、通常は、S[0]=1、S[1]=2、S[2]=3、S[3]=4、S[4]=5、S[5]=6となる。しかし、前述したように、本想定ではロボット本体5においてJT2軸のサーボモータとJT4軸のサーボモータとを入れ替えているので、本想定におけるサーボ制御部3へデータを転送する場合の配列の値は、要素ゼロから順に、S[0]=1、S[1]=4、S[2]=3、S[3]=2、S[4]=5、S[5]=6となる。
First, in
次に、ステップ101において、軸番号iを1軸目(i=0)に初期化する。ステップ102において、全ての駆動軸について処理が終了していれば一連の処理を終了するが(ステップ102YES)、全ての駆動軸について処理が終了していなければ(ステップ102NO)ステップ103へ移行する。ステップ103では、配列S[i]軸目の軸パラメータをサーボ制御部3へ転送する。同様に、ステップ104では、配列S[i]軸目の軸コマンドおよび軸データをサーボ制御部3へ転送する。これらのデータの転送方法には、通信による方法や共有メモリを介して転送する方法などがあるが、その詳細については本発明の要旨ではないのでここでは説明しない。
Next, in
これらの処理を行った後、ステップ105において軸番号iを1だけ増加させ、全軸終了するまでステップ103および104の処理を繰り返す。
After performing these processes, the axis number i is incremented by 1 in
以上の処理によれば、図1に示すように、電流容量の大きいJT2駆動装置は出力の大きいJT4サーボモータを駆動することになるとともに、電流容量の小さいJT4駆動装置は出力の小さいJT2サーボモータを駆動することになり、駆動装置の電流容量とサーボモータの出力との対応関係がうまくとれることになる。なお、本実施形態はJT2軸とJT4軸についてこれらの軸順序の入れ替えを想定したものであったが、本発明はこれに限定されず、任意の軸についてその軸順序を入れ替えることが可能である。 According to the above processing, as shown in FIG. 1, the JT2 driving device having a large current capacity drives the JT4 servo motor having a large output, and the JT4 driving device having a small current capacity has a small output. As a result, the correspondence between the current capacity of the driving device and the output of the servo motor can be taken well. In the present embodiment, the order of these axes is assumed to be changed for the JT2 axis and the JT4 axis, but the present invention is not limited to this, and the order of the axes can be changed for any axis. .
以上述べたように、本実施形態の制御装置によれば、ロボット機構計算部1およびサーボ制御部3の構成については従来同様としながらも、任意の軸順序に入れ替えることを可能とした。したがって、従来使用していた駆動装置4を用いながらも、ロボット本体5における駆動軸間のサーボモータの入れ替えに容易に対処できるものとなる。このように、ロボット本体における軸順序と駆動装置における軸順序とが容易に入れ替え可能になることにより、メーカにおいては駆動軸間によるサーボモータの配置の相違に応じて駆動装置を設計、製作する手間が省けるとともに、ユーザにおいては何種類もの駆動装置を予備品として持つ必要がなくなる。
As described above, according to the control device of the present embodiment, the configuration of the robot
なお、前述した実施形態においては処理される軸数はロボット本体5の駆動軸のみとしているが、これに限定されず、例えば多関節ロボットが溶接ロボットの場合はロボット本体の駆動軸に溶接ガンを駆動する付加軸を合わせた軸数としてもよい。
In the above-described embodiment, the number of axes to be processed is only the drive shaft of the
1 ロボット機構計算部
2 軸入れ替え部
3 サーボ制御部
4 駆動装置
5 ロボット本体
11 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ロボット本体における少なくとも位置および角度を算出するロボット機構計算部と、
前記ロボット本体が具備する複数の駆動軸の軸順序を入れ替え可能な軸入れ替え部とを有し、
前記軸入れ替え部を介して前記ロボット機構計算部により前記ロボット本体が具備する複数の駆動軸を制御するようにしたことを特徴とする多関節ロボットの制御装置。 In a control apparatus for an articulated robot that controls a robot body having a plurality of drive axes,
A robot mechanism calculator that calculates at least a position and an angle in the robot body;
An axis changing unit capable of changing the axis order of a plurality of drive axes included in the robot body,
A controller for an articulated robot, wherein the robot mechanism calculation unit controls a plurality of drive axes provided in the robot main body via the axis replacement unit.
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