JP2008229796A - ロボット制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】目標ルートsと、目標時間Tと、教示ルートkと、前記教示ルートkに従い移動するロボット1と、からなるロボット制御システム100において、前記それぞれの教示点k(n)からの前記目標ルートsに対する垂線の足であるシフト教示点s(n)と、前記目標ルートsを、それぞれのシフト教示点s(n)によって区画するそれぞれの目標セクション[s(n)]と、前記目標ルートsを前記目標時間Tで等速移動する場合の前記それぞれの目標セクション[s(n)]のセクション目標時間t(n)と、を備え、前記ロボットは、前記それぞれの教示セクション[k(n)]上を、対応するセクション目標時間t(n)にて移動するロボット制御システム100。
【選択図】図4
Description
例えば、3次元空間においてある開始点から目標点まで被搬送物を搬送する場合において、最短時間及び最短距離で搬送するには、2点を直線で結んだルートに従って搬送することが望ましい。しかし、実際に直線で搬送した場合には、被搬送物の重量、アームの重量又は撓み等の予め分かっている外乱が要因となって、被搬送物を目標点より外れて搬送することがある。特に、被搬送物の重量が重くなると、そのズレも大きくなってしまう。そのため、コントローラには、予め分かっている外乱を考慮して、目標点に到達できるように教示ルートが記憶されている。この教示ルートは、いくつかの教示点を移動する順に結んだルートである。コントローラは、この教示ルートに従って被搬送物を搬送する。
図1は本発明の実施例に係る搬送用ロボットの一例であって、全体的な構成を示す概略構成図、図2は同じくロボット制御システムの概略構成を示すブロック図、図3は同じく被搬送物の教示ルートを示す動作説明図である。図4は同じく教示ルート及び目標ルートを示す動作説明図、図5は同じくある一つの目標セクション及び教示セクションを示す動作説明図、図6は同じくセクション目標時間を示すグラフ図である。図7は同じく別のセクション目標時間を示すグラフ図である。
なお、本発明は、実施例で説明したロボットに限定されるものでは無く、例えば、平行リンク機構によって上下方向に駆動するロボットの替わりに他の方法であって例えば上下駆動軸によってアーム機構を上下させる機構を有するものでも同様の効果を得ることができる。
図1に示すように、ロボット1は、フロア等に固定されるベース部材80、2軸パンタリンク2、及び3軸水平スカラ型アーム3から構成されている。
A軸回転アーム10の一端(A軸11a)は、支持ベース65に固設される支持部材60に対してZ方向に配置されるA軸11aを中心に回動可能に枢支されている。
B軸回転アーム20の一端(B軸21a)は、A軸回転アーム10におけるA軸11aとは異なる端部側にて回動可能に連結されている。
コの字形状を有するハンド部材30は、コの字形状の基部側中央にM軸31aが、B軸回転アーム20におけるB軸21aとは異なる端部側にて回動可能に設けられる。
また、3軸水平スカラ型アーム3を動作させるためにも、A軸11aにはA軸回転アーム10を回動するためのモータ、B軸21aにはB軸回転アーム20を回動するためのモータ、W軸31aにはハンド部材30を回動するためのモータが各々設けられている。
さらに、上述の各モータの回転軸等には、回転角度を検出するためのエンコーダが設けられている。
また、ロボット1は、2軸パンタリンク2を作動させることによって3軸水平スカラ型アーム3全体を略水平に保った状態で上下方向(Z方向)及び水平(X方向)に動かすことが可能になるとともに、被搬送物を搬送するハンド部材30を各アームの可動範囲内においてX方向、Y方向、Z方向の各々の方向に移動することができる。
なお、図1においては、A軸11aを回動することによって、3軸水平スカラ型アーム3を回転させた場合の一例を点線で示している。また、図1に示す点線及び実線で示す状態以外にも可動範囲内であれば様々な状態とすることができる。
ロボット制御システム100は、主に、ロボット1、モータドライバ91、ティーチングボックス92、及びコントローラ93とから構成されている。
モータドライバ91は、ロボット1の各軸に設けられるモータを直接駆動するために電力等を供給するための駆動装置である。
ティーチングボックス92は、ロボット1の動作を入力操作するための入力操作手段であって、キースイッチ、タッチパネル、レバー等が設けられるものであっても良い。
コントローラ93は、ティーチングボックス92によって入力された内容を記憶する記憶機能、各軸に設けられるモータ回転軸の回転角度の情報をエンコーダより取得して演算する演算機能、或いは該演算の結果に基づいてモータドライバ91に対して制御信号等を発することによってロボット1の各軸のモータを制御するモーションコントローラの機能等を備えて構成されている。
このようにして、ロボット制御システム100によって、2軸パンタリンク2及び3軸水平スカラ型アーム3は、コントローラ93が発する信号によって各軸に設けられるモータが動作することによって、その形状を変形させることが可能となる。また、ハンド部材30に載置した被搬送物を、上記2軸パンタリンク2と3軸水平スカラ型アーム3の可動範囲内において、所望の場所に搬送することができる。
また、ロボット制御システム100において、少なくともロボット1の移動中の経過時間及び現在の位置を認識できるものとする。
図3に示すように、3次元空間において、ロボット1がある地点Oから別の地点Eに移動する場合を想定する。
ここで、ロボット1の移動基準として、分かり易く説明するため、ロボット1のハンド30の回動中心である基部側中央Mを移動基準とする。
コントローラ93は、ロボット1を開始点Oから目標点Eまで移動させる。このとき、コントローラ93は、ロボット1を開始点Oから教示点kを経由し目標点Eまでを、それぞれ直線で結ぶ教示ルートk(図中実線)に従い移動させる。ロボット1を開始点Oから目標点Eまで移動は、開始点Oから目標点Eまでを直線で結ぶ目標ルートs(図中一点鎖線)が、距離・時間において最短である。しかし、実際に目標ルートsで搬送した場合には、被搬送物の重量、アーム10・20の重量又は撓み等が要因となって、目標点Eより外れて移動することがある。そこで、開始点Oから目標点Eまでの間に予め分かっている外乱を考慮して目標点Eに確実に到達できるように、少なくとも一つ(実際は複数)の教示点k(n)を設定し記憶させておき、コントローラ93は、この教示点k(n)を経由させて教示ルートkに従いロボット1を作動させてハンド30を移動させる。
なお、コントローラ93は、ロボット1を、目標時間Tによって開始点Oから目標点Eまで移動させる。
各教示点k(n)とk(n+1)との間の教示ルートk(後述する教示セクション[k(n)])は、目標ルートsに対して、3次元のねじれの関係にあるといえる。
図4に示すように、シフト教示点s(n)は、各教示点k(n)から目標ルートsに下ろした垂線(図中2点鎖線)の足である。すなわち、コントローラ93は、ある教示点k(n)に対して、教示点k(n)、開始点O、及び目標点Eの3点で形成される平面を仮定し、その平面上において教示点k(n)から目標ルートsに垂線を下ろし、その垂線の足をシフト教示点s(n)とする。ここで、シフト教示点s(n)は、上述の平面は教示点k(n)によって異なるため、目標ルートs上において全く規則性のない間隔で位置付けられる。
図5に示すように、目標セクション[s(n)]は、目標ルートsにおけるシフト教示点s(n)と次のシフト教示点s(n+1)との間の区間である。
一方、教示ルートkにおいて、教示点k(n)と次の教示点k(n+1)との間の区間を教示セクション[k(n)]と定義する。
セクション目標時間t(n)は、目標ルートsを目標時間Tで等速移動すると仮定するときにおける、目標セクション[s(n)]の移動時間である。
図6は、横軸に目標時間Tの大きさを示し、縦軸に開始点0から目標点Eまでの目標ルートsの距離Sにおける各シフト教示点s(n)の距離を示している。
各シフト教示点s(n)の距離とセクション目標時間t(n)とは、等速移動すると仮定すると比例関係となり、目標ルートsの距離S、目標時間T、及び各シフト教示点s(n)の距離によって各セクション目標時間t(n)は算出される。すなわち、各セクション目標時間t(n)の目標時間Tにおける割合は、開始点Oから目標点s(E)の距離における対応する各目標セクション[s(n)]の割合と同じである。
セクション目標時間t(n)は、目標ルートsを目標時間Tで前半に加速、その後等速、目標点に向かって減速移動すると仮定するときにおける、目標セクション[s(n)]の移動時間である。
図7は、横軸及び縦軸は図6と同様であるため、説明を省略する。各シフト教示点s(n)の距離とセクション目標時間t(n)とは、前半に加速し以後等速移動した後に目標点に向かって減速すると仮定すると図7に示す曲線となり、目標ルートsの距離S、目標時間T、及び各シフト教示点s(n)の距離によって各セクション目標時間t(n)は算出される。
図5に示すように、コントローラ93は、ハンド30を教示ルートkに従って移動させる(図中矢印の向き)。このとき、コントローラ93は、ハンド30の各教示セクション教示セクション[k(n)]間の移動を、対応する各セクション目標時間t(n)によって行なう。言い換えると、コントローラ93は、前記目標ルートsを通過すると仮定した時のそれぞれの目標セクション[s(n)]を移動する場合に所要する時間をセクション目標時間t(n)とし、このセクション目標時間t(n)で各教示セクション[k(n)]を移動するように制御する。
また、コントローラ93は、ある教示セクション[k(n)]において、セクション目標時間t(n)に至らない(遅れている)場合には加速制御を行い、セクション目標時間t(n)を越えている(進んでいる)場合には減速制御を行い、目標点Eに目標時間Tで到達するように制御することもできる。
さらに、コントローラ93は、ある教示セクション[k(n)]移動時において、教示セクション[k(n)]から位置がズレた場合には、教示セクション[k(n)]に戻るようにロボットを制御する。例えば、想定した荷重よりも重く教示セクション[k(n)]より下がる場合には、教示セクション[k(n)]の高さにもどるように上昇させる。
結果として、実際のロボット1の移動は、各教示セクション[k(n)]においてそれぞれ速度の異なる移動を行なうことになる。また、それぞれの教示セクション[k(n)]の速度は、その教示セクション[k(n)]と目標セクション[s(n)]とのねじれが大きい(平行でない)程、大きい速度となることが分かる。
20 回転アーム
30 回転アーム
40 アーム
50 アーム
30 ハンド
92 ティーチングボックス
93 コントローラ
100 ロボット制御システム
k 教示ルート
k(n) 教示点
[k(n)] 教示セクション
s 目標ルート
T 目標時間
s(n) シフト教示点
[s(n)] 目標セクション
t(n) セクション目標時間
Claims (2)
- 3次元空間にて開始点と目標点とを直線で結んだ目標ルートと、
前記目標ルートを移動する目標時間と、
開始点から目標点までの間において、予め与えられた少なくとも一つの教示点と、
開始点から前記教示点を通過し目標点までを順に直線で結んだ教示ルートと、
前記教示ルートに従い移動するロボットと、
からなるロボット制御システムにおいて、
前記一つの教示点、前記開始点、及び前記目標点より形成される平面と、
前記平面上において、前記それぞれの教示点からの前記目標ルートに対する垂線の足であるシフト教示点と、
前記目標ルートを、それぞれのシフト教示点によって区画するそれぞれの目標セクションと、
前記目標ルートを前記目標時間で移動する場合の前記それぞれの目標セクションに所要するセクション目標時間と、
前記教示ルートを、それぞれの教示点によって区画するそれぞれの教示セクションと、
を備え、
前記ロボットは、前記それぞれの教示セクション上を、対応するセクション目標時間にて移動するように制御する
ことを特徴とするロボット制御システム。 - 請求項1記載のロボット制御システムにおいて、
前記セクション目標時間を、前記目標ルートを通過すると仮定した時の前記目標時間で、加速及び減速を含んで前記それぞれの目標セクションを移動する場合に所要する時間とする
ことを特徴とするロボット制御システム。
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CN105415376B (zh) * | 2016-01-10 | 2017-03-29 | 宁波市智能制造产业研究院 | 一种离线编程装置 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS647203A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Komatsu Mfg Co Ltd | Locus control method |
JPH10235580A (ja) * | 1997-02-26 | 1998-09-08 | Seiko Seiki Co Ltd | 位置・力目標軌道生成器 |
JP2002137190A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-14 | Nachi Fujikoshi Corp | ロボット制御装置 |
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2007
- 2007-03-22 JP JP2007074962A patent/JP4871768B2/ja active Active
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