JP2009196030A - Output torque limit circuit of industrial robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーボモータにより各関節軸が駆動されるようにされた産業用ロボットにおける、出力トルク制限回路に関する。 The present invention relates to an output torque limiting circuit in an industrial robot in which each joint axis is driven by a servo motor.
従来、サーボモータにより各関節軸が駆動されるようにされた産業用ロボットにおける、力センサを用いた出力トルク制限技術については、非特許文献1に開示されているように、力センサを産業用ロボットの手首先端と作業ツールとの間に配置することにより、組み付け作業時の出力トルクを制限するというものであった。しかし、これについては、出力トルクが許容トルクを超えた場合や指令トルクと力センサで検出されたトルク信号とが一致しない場合に、サーボモータの動力を遮断して安全を確保するものではなく、これを示唆するものでもなかった。 Conventionally, regarding an output torque limiting technique using a force sensor in an industrial robot in which each joint axis is driven by a servo motor, as disclosed in Non-Patent Document 1, the force sensor is used for industrial use. By arranging it between the wrist end of the robot and the work tool, the output torque during assembly work is limited. However, in this case, when the output torque exceeds the allowable torque or when the command torque and the torque signal detected by the force sensor do not match, the power of the servo motor is not shut off to ensure safety. There was no suggestion of this.
また、特許文献1では、各関節軸に力センサを配置する方法について従来の技術も含めて網羅的に記載されているが、その用途は、前述した非特許文献1と同様に、組み付け作業時の出力トルクを制限するものであった。しかし、これについても、出力トルクが許容トルクを超えた場合や指令トルクと力センサで検出されたトルク信号とが一致しない場合に、サーボモータの動力を遮断して安全を確保するものではなく、これを示唆するものでもなかった。 Further, Patent Document 1 comprehensively describes a method for arranging a force sensor on each joint axis, including the prior art, but its use is similar to that of Non-Patent Document 1 described above during assembly work. The output torque was limited. However, this also does not ensure safety by shutting off the servomotor power when the output torque exceeds the allowable torque or when the command torque does not match the torque signal detected by the force sensor. There was no suggestion of this.
一方、出願人らの特許文献2では、減速機の出力部に力センサを二重に取り付けることにより信号を二重化し、これにより力センサにて検出されたトルク信号の確実性を確保する技術が開示されている。しかし、これについては、後述する本発明のように、力センサで検出されたトルク信号と指令トルク信号とを比較することで、その力センサからのトルク信号の確実性を確保するものでもなく、また、XYZ方向のトルクに合成してそのXYZ方向のトルクを制限するものでもなく、それらを示唆するものでもなかった。 On the other hand, in the patent document 2 of the applicants, there is a technique for duplicating a signal by doublely attaching a force sensor to the output part of the speed reducer, thereby ensuring the certainty of the torque signal detected by the force sensor. It is disclosed. However, this does not ensure the certainty of the torque signal from the force sensor by comparing the torque signal detected by the force sensor and the command torque signal, as in the present invention described later. Further, the torque in the XYZ directions is not limited by combining with the torque in the XYZ directions, nor is it suggested.
本発明は、前述した問題点に鑑みて、力センサにて検出されたトルク信号の確実性を確保することにより、産業用ロボットのツール先端での出力トルクの制限を適切に与えることが可能な産業用ロボットのトルク制限回路を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems, the present invention can appropriately limit the output torque at the tool tip of an industrial robot by ensuring the certainty of the torque signal detected by the force sensor. An object of the present invention is to provide a torque limiting circuit for an industrial robot.
さらに、力センサにて検出されたトルク信号が正しいか否かを、指令トルクと比較することで検証することにより、出力トルクが許容値を超えないことを確実にする、出力トルク制限の解決法を提供することを目的とする。 In addition, the output torque limit solution ensures that the output torque does not exceed the allowable value by verifying that the torque signal detected by the force sensor is correct by comparing it with the command torque. The purpose is to provide.
前述した目的を達成するために、請求項1に係る発明では、多軸で構成される産業用ロボットにおいて、各軸駆動部に取り付けた力センサにて検出されたトルク信号と駆動部の指令トルクとがあらかじめ設定した許容値以上の不一致を検出した場合に駆動回路を遮断する出力トルク制限回路とした。 In order to achieve the above-mentioned object, in the invention according to claim 1, in an industrial robot composed of multiple axes, a torque signal detected by a force sensor attached to each axis driving unit and a command torque of the driving unit. And an output torque limiting circuit that shuts off the drive circuit when a discrepancy greater than a preset allowable value is detected.
また、請求項2に係る発明では、請求項1に係る発明において、出力トルク制限回路の指令トルク信号として、サーボモータ駆動電流を合成したトルク合成信号を用いる構成とした。 The invention according to claim 2 is configured such that, in the invention according to claim 1, a torque synthesized signal obtained by synthesizing the servo motor drive current is used as the command torque signal of the output torque limiting circuit.
また、請求項3に係る発明では、請求項1に係る発明において、出力トルク制限回路の指令トルク信号として、サーボモータを駆動するサーボモータドライバのトルク指令信号を用いる構成とした。 Further, in the invention according to claim 3, in the invention according to claim 1, the torque command signal of the servo motor driver that drives the servo motor is used as the command torque signal of the output torque limiting circuit.
また、請求項4に係る発明では、請求項1に係る発明において、出力トルク制限回路の指令トルク信号として、産業用ロボットを制御するロボット制御部が具備する内部モデル演算部において産業用ロボットの動作軌道を入力として演算により求められた指令演算トルク信号を用いる構成とした。 According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, as an instruction torque signal of the output torque limiting circuit, the operation of the industrial robot is performed in the internal model calculation unit provided in the robot control unit that controls the industrial robot. A command calculation torque signal obtained by calculation using the trajectory as an input is used.
請求項5に係る発明では、多軸で構成される産業用ロボットの各軸駆動部に取り付けた力センサにて検出されたトルク信号からXYZの各方向にトルク信号を合成し、これらXYZの各方向のトルク信号のいずれかが出力トルク規定値を超えた場合、あるいはXYZ方向のトルク信号を合成したトルク信号が出力トルク規定値を超えた場合に、駆動回路を遮断する出力トルク制限回路とした。 In the invention which concerns on Claim 5, a torque signal is synthesize | combined to each direction of XYZ from the torque signal detected by the force sensor attached to each axis drive part of the industrial robot comprised by multiple axes, and each of these XYZ An output torque limiting circuit that shuts off the drive circuit when any of the torque signals in the direction exceeds the specified output torque value, or when the combined torque signal in the XYZ directions exceeds the specified output torque value .
請求項6に係る発明では、請求項5に係る発明において、力センサにて検出されたトルク信号から産業用ロボットの姿勢保持に必要なトルクを差し引いた後、これにXYZの各方向のトルク信号を合成した信号を用いる構成とした。
In the invention according to
請求項7に係る発明では、請求項5または6に係る発明において、出力トルク制限回路に加え、請求項1から4のいずれかの出力制限回路を有することで、力センサ信号処理回路の動作信頼性を確保する構成とした。
In the invention according to claim 7, in the invention according to
請求項8に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号を位置検出器にて検出された位置検出信号と一緒にシリアル転送する位置検出器の信号伝送回路とした。 In the invention according to claim 8, the signal transmission circuit of the position detector serially transfers the torque signal detected by the force sensor together with the position detection signal detected by the position detector.
請求項9に係る発明では、請求項8に係る発明において、信号伝送回路から力センサにて検出されたトルク信号を入力するようにした、請求項1乃至7のいずれかに記載の出力トルク制限回路とした。
The invention according to
以上述べたように、請求項1に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号を駆動部の指令トルクと比較することで、力センサにて検出されたトルク信号が正しいか否かの検証をし、出力トルクの制限を可能とするという効果を奏するものとなった。 As described above, in the invention according to claim 1, it is determined whether the torque signal detected by the force sensor is correct by comparing the torque signal detected by the force sensor with the command torque of the drive unit. It has been verified that the output torque can be limited.
また、請求項2に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号をサーボモータの指令トルクとなるサーボモータ駆動電流を合成したトルク合成信号を指令トルクとすることで、力センサにて検出されたトルク信号が正しいか否かの検証をし、出力トルクの制限を可能とするという効果を奏するものとなった。 In the invention according to claim 2, the torque signal detected by the force sensor is detected by the force sensor by using the torque synthesized signal obtained by synthesizing the servo motor drive current that becomes the servo motor command torque as the command torque. It was verified whether or not the torque signal received was correct, and the output torque could be limited.
また、請求項3に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号を、サーボモータを駆動するサーボモータドライバのトルク指令信号とすることで、力センサにて検出されたトルク信号が正しいか否かの検証をし、出力トルクの制限を可能とするという効果を奏するものとなった。 In the invention according to claim 3, whether the torque signal detected by the force sensor is correct by using the torque signal detected by the force sensor as a torque command signal of a servo motor driver that drives the servo motor. It was verified whether or not the output torque could be limited.
また、請求項4に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号を、産業用ロボットを制御するロボット制御部が具備する内部モデル演算部において産業用ロボットの動作軌道を入力として演算により求められた指令演算トルク信号とすることで、力センサにて検出されたトルク信号が正しいか否かの検証をし、出力トルクの制限を可能とするという効果を奏するものとなった。 Further, in the invention according to claim 4, the torque signal detected by the force sensor is obtained by calculation using the operation trajectory of the industrial robot as an input in the internal model calculation unit provided in the robot control unit for controlling the industrial robot. By using the command calculation torque signal thus obtained, it is verified whether or not the torque signal detected by the force sensor is correct, and the output torque can be limited.
また、請求項5に係る発明では、多軸で構成される産業用ロボットの各軸駆動部に取り付けた力センサにて検出されたトルク信号からXYZの各方向にトルク信号を合成し、これらXYZの各方向のトルク信号のいずれかが出力トルク規定値を超えた場合、あるいはXYZ方向のトルク信号を合成したトルク信号が出力トルク規定値を超えた場合に、駆動回路を遮断することで、出力トルクの制限を可能とするという効果を奏するものとなった。 Moreover, in the invention which concerns on Claim 5, a torque signal is synthesize | combined in each direction of XYZ from the torque signal detected by the force sensor attached to each axis drive part of the industrial robot comprised by multiple axes, These XYZ When any of the torque signals in each direction exceeds the output torque specified value, or when the torque signal obtained by combining the torque signals in the XYZ directions exceeds the output torque specified value, the drive circuit is shut off to output This has the effect of making it possible to limit the torque.
また、請求項6に係る発明では、多軸で構成される産業用ロボットの各軸駆動部に取り付けた力センサにて検出されたトルク信号から産業用ロボットの姿勢保持に必要なトルクを差し引いた後、XYZの各方向にトルク信号を合成し、これらXYZの各方向のトルク信号のいずれかが出力トルク規定値を超えた場合、あるいはXYZ方向のトルク信号を合成したトルク信号が出力トルク規定値を超えた場合に、駆動回路を遮断することで、より正確に出力トルクの制限を可能とするという効果を奏するものとなった。
In the invention according to
請求項7に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号から合成したXYZ方向のトルク値が出力トルク規定値を超えた場合に駆動回路を遮断すると同時に、力センサにて検出されたトルク信号が正しいか否かを指令トルク信号と比較することで確認することにより、より信頼性の高い出力トルクの制限を可能にするという効果を奏するものとなった。 In the invention according to claim 7, when the torque value in the XYZ directions synthesized from the torque signal detected by the force sensor exceeds the output torque specified value, the drive circuit is shut off and at the same time the torque detected by the force sensor By confirming whether the signal is correct or not by comparing it with the command torque signal, there is an effect that it is possible to limit the output torque with higher reliability.
請求項8に係る発明では、力センサにて検出されたトルク信号を位置検出器にて検出された位置検出信号と一緒にシリアル転送する位置検出器の信号伝送回路とすることで、省配線を実現するとともに、位置検出器にて検出された位置検出信号と力センサにて検出されたトルク信号との同時性を確保できるという効果を奏するものとなった。 In the invention which concerns on Claim 8, it is a signal transmission circuit of the position detector which serially transfers the torque signal detected by the force sensor together with the position detection signal detected by the position detector, thereby reducing wiring. As a result, it is possible to ensure the synchronism between the position detection signal detected by the position detector and the torque signal detected by the force sensor.
請求項9に係る発明では、位置検出器にて検出された位置検出信号と力センサにて検出されたトルク信号との同時性を確保しながら、より正確かつ信頼性高く出力トルクの制限を可能にするという効果を奏するものとなった。
In the invention according to
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。各図面において、図1は出力トルクの制限回路部、図2はサーボモータ駆動電流を合成するトルク合成回路部、図3はサーボモータを駆動するサーボモータドライバのトルク指令信号部、図4はロボット制御部の内部モデル演算部、図5は力センサの信号からXYZ各方向のトルク信号を合成する実施例を説明するために用いる3軸の垂直多関節ロボットのモデル、図6は力センサの信号をシリアル伝送する信号伝送回路部の説明図である。 The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, FIG. 1 is an output torque limiting circuit unit, FIG. 2 is a torque synthesis circuit unit that synthesizes a servo motor drive current, FIG. 3 is a torque command signal unit of a servo motor driver that drives the servo motor, and FIG. FIG. 5 is a model of a three-axis vertical articulated robot used for explaining an embodiment for synthesizing torque signals in XYZ directions from force sensor signals, and FIG. 6 is a force sensor signal. It is explanatory drawing of the signal transmission circuit part which carries out serial transmission.
図1の出力トルクの制限回路部において、比較回路1には、産業用ロボットの各軸の駆動部に取り付けられた力センサ10にて検出されたトルク信号としての力センサ検出トルク信号と指令トルク信号とが入力となり、あらかじめ設定された許容値2の範囲にあるか否かが比較される。この比較の結果、許容値2の範囲を外れる場合には不一致検出と判断し、サーボ動力遮断信号を出力する。比較回路1はロボットの関節軸の個数分が準備され、各関節軸の不一致検出がOR回路3で接続され、いずれか一つの関節軸で不一致が検出されるとサーボ動力遮断信号が出力される。
In the output torque limiting circuit section of FIG. 1, the comparison circuit 1 includes a force sensor detection torque signal and a command torque as a torque signal detected by the
さらに、図1のXYZ方向トルク合成回路4には、産業用ロボットの各駆動軸の駆動部に取り付けられた力センサ10にて検出されたトルク信号としての力センサ検出トルク信号が入力となり、XYZ各方向のトルクに合成される。XYZ各方向のトルクはXYZ方向比較回路5に入力され、このXYZ方向比較回路5では、あらかじめ設定されたトルク規定値6(例えば150Nm)と、XYZ各方向別の値あるいはXYZ方向を合成した値とが比較され、この比較の結果、トルク既定値6を超える場合にはサーボ動力遮断の信号が出力される。
Further, the force sensor detection torque signal as the torque signal detected by the
ところで、垂直多関節構造のアームを有するロボットでは、アーム自体の質量や負荷の質量に働く重力に抗して姿勢を保持するための姿勢保持トルクが必要となる。この姿勢保持トルクを差し引いたトルクがアーム先端に出力されるトルクとなる。そこで、さらに図1には、力センサ10にて検出されたトルク信号としての力センサ検出トルク信号から姿勢保持トルクを減算する減算回路7を配置し、この減算回路7からの出力がXYZ方向トルク合成回路4に入力される。
By the way, in a robot having a vertically articulated arm, posture holding torque is required to hold the posture against gravity acting on the mass of the arm itself and the mass of the load. The torque obtained by subtracting this posture holding torque is the torque output to the arm tip. Therefore, FIG. 1 further includes a subtracting circuit 7 for subtracting the attitude holding torque from the force sensor detection torque signal as the torque signal detected by the
このようにして、産業用ロボットの出力部に取り付けられた力センサ10にて検出されたトルク信号としての力センサ検出トルク信号から、XYZ各方向の出力トルクを求め、この出力トルクが既定値を超えないようにするとともに、力センサ10にて検出されたトルク信号を指令トルク信号と比較することにより、力センサ10にて検出されたトルク信号そのものが正しいか否かを検証し、これにより回路動作の信頼性を保証するようにしている。
In this way, the output torque in each of the XYZ directions is obtained from the force sensor detection torque signal as the torque signal detected by the
図2のトルク合成回路部において、サーボモータ動力線に配置された電流検出回路8ではサーボモータ9の駆動電流が検出される。そして、この電流検出回路8にて検出されたサーボモータ9の駆動電流をトルク合成回路11において合成し、指令トルク信号を作り出す。この指令トルク信号を前述した図1の指令トルク信号の入力とする。なお、サーボモータ9の駆動電流の検出方法及び駆動電流をトルク合成する方法については、これらは既に公知であり、例えば技術文献「ACサーボシステムの理論と設計の実際」(総合電子出版社、1990年、p.74〜81、p.86〜87)などに記載されている。
In the torque synthesizing circuit section of FIG. 2, the current detection circuit 8 arranged on the servo motor power line detects the drive current of the
図3はドライバ(後述する図4に示すサーボモータドライバ13)のトルク指令部を記載する。このトルク指令についても前述した技術文献「ACサーボシステムの理論と設計の実際」に記載されており、公知である。このドライバ(サーボモータドライバ13)のトルク指令信号を前述した図1の指令トルク信号の入力とする。
FIG. 3 shows a torque command section of a driver (
図4はロボット制御部12が具備する内部モデル演算部14の説明図である。この内部モデル演算部14において演算した推測指令トルクをサーボモータドライバ13に出力し、前述した図1の指令トルク信号の入力とする。なお、内部モデル演算部14において行われる演算処理の詳細については、図5に基づいて以下に説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the internal
図5は垂直多関節構造を有する3軸(関節軸が3軸あるもの)のロボットモデルを模式的に記述したものである。なお、本発明は3軸よりも多軸の6軸あるいは7軸のロボットにも順次数式を拡張することにより適用可能であるが、ここでは本発明の理解を助けるために、本発明の作用を最も効果的に説明できる3軸構造のロボットモデルを例にあげて、以下説明を行う。 FIG. 5 schematically illustrates a three-axis robot model (having three joint axes) having a vertical articulated structure. Note that the present invention can be applied to a 6-axis or 7-axis robot having more than 3 axes by sequentially expanding mathematical formulas, but here, in order to help understanding of the present invention, the operation of the present invention is performed. The following explanation will be given by taking a three-axis structure robot model that can be most effectively explained as an example.
この図5に示すロボットの関節軸は、ロボットの接地面に垂直な軸(Z軸)回りに回転する第1軸(θ1回りの軸)、その先にX軸回りにYZ平面で回転する第2軸(θ2回りの軸)、アーム長L2だけ隔たった位置に同じくYZ平面で回転する第3軸(θ3回りの軸)であり、さらにアーム長L3だけ隔たった位置に負荷WLが取り付けられている。この3軸の構成により、XYZの空間位置に負荷WLを移動することができる。 The joint axis of the robot shown in FIG. 5 is a first axis (axis around θ1) that rotates around an axis (Z axis) perpendicular to the ground contact surface of the robot, and the first axis that rotates around the X axis on the YZ plane. Two axes (axis around θ2), a third axis (axis around θ3) that rotates on the YZ plane at a position separated by an arm length L2, and a load WL is attached at a position separated by an arm length L3. Yes. With this three-axis configuration, the load WL can be moved to the XYZ spatial position.
第2軸(θ2回りの軸)及び第3軸(θ3回りの軸)のアームには、自身の質量W2及びW3が、それぞれ図5に図示するように、L21及びL31の距離の位置を重心位置として配置されている。なお、第1軸は接地面に垂直な軸の回りに回転するため重力による姿勢保持トルクは必要とされないが、第2軸は自身の質量W2に加え第3軸の質量W3と負荷の質量WLを保持するための姿勢保持トルクが必要となるので、第2軸の出力トルクはこれらの姿勢保持トルクを差し引いたトルクとなる。また、第3軸は、自身の質量W3と負荷の質量WLとを保持するための姿勢保持トルクが必要となるので、第3軸の出力トルクはこれらの姿勢保持トルクを差し引いたトルクとなる。 The arms of the second axis (axis around θ2) and the third axis (axis around θ3) have their own masses W2 and W3, respectively, as shown in FIG. Arranged as a position. Since the first axis rotates around an axis perpendicular to the ground surface, no posture holding torque due to gravity is required, but the second axis has a mass W3 of the third axis and a load mass WL in addition to its own mass W2. Therefore, the output torque of the second shaft is a torque obtained by subtracting these attitude holding torques. Further, since the third shaft requires posture holding torque for holding its own mass W3 and load mass WL, the output torque of the third shaft is a torque obtained by subtracting these posture holding torques.
ここで、各関節軸の角度位置をそれぞれラジアン単位でθ1、θ2、θ3とする。また、θ2及びθ3については、接地面に平行な線となる角度で表記する。さらに、数式を短く表記するため、Cosθ1をC1、Sinθ3をS3のように簡易表記する。 Here, the angular positions of the joint axes are θ1, θ2, and θ3 in radians. Further, θ2 and θ3 are expressed as angles that are lines parallel to the ground plane. Further, in order to express the expression shortly, Cos θ1 is simply expressed as C1 and Sin θ3 as S3.
まず、図5の負荷WLの位置(XL,YL,ZL)は、それぞれ次の式(1)乃至式(3)となる。 First, the position (XL, YL, ZL) of the load WL in FIG. 5 is expressed by the following equations (1) to (3), respectively.
また、各関節軸の駆動部に取り付けた力センサ10にて検出されたトルク信号をT1、T2、T3と表記すると、第1軸のXYZ合成トルク(T1X、T1Y、T1Z)は、それぞれ次の式(4)乃至式(6)となる。
Further, if the torque signals detected by the
また、第2軸のXYZ合成トルク(T2X、T2Y,T2Z)は、それぞれ次の式(7)乃至式(9)となる。 Further, the XYZ combined torque (T2X, T2Y, T2Z) of the second axis is expressed by the following equations (7) to (9), respectively.
また、第3軸のXYZ合成トルク(T3X、T3Y,T3Z)は、それぞれ次の式(10)乃至式(12)となる。 Further, the XYZ combined torque (T3X, T3Y, T3Z) of the third axis is expressed by the following equations (10) to (12), respectively.
また、第1軸から第3軸のXYZ合成トルクを合成したトルク(TX,TY,TZ)は、それぞれ次の式(13)乃至式(15)となる。 Further, torques (TX, TY, TZ) obtained by combining the XYZ combined torques of the first axis to the third axis are expressed by the following equations (13) to (15), respectively.
これら式(13)乃至式(15)により、前述した図1において、XYZのいずれかの方向について、トルク規定値6を超えるか否かをXYZ方向比較回路5により比較し、超える場合にはXYZ方向比較回路5はサーボ動力遮断信号を出力する。あるいは、XYZ方向のトルクを合成したトルクTAを次の式(16)により演算し、このトルクTAがトルク規定値6を超えるか否かをXYZ方向比較回路5により判定するようにしてもよい。
From these formulas (13) to (15), in FIG. 1 described above, the XYZ direction comparison circuit 5 compares whether or not the torque prescribed
また、第2軸の質量重心位置(X2L、Y2L、Z2L)および第3軸の質量重心位置(X3L、Y3L、Z3L)は、前述した式(1)乃至式(3)と同様にして、それぞれ次の式(17)乃至式(22)となる。 Further, the mass center of gravity position (X2L, Y2L, Z2L) of the second axis and the mass center of gravity position (X3L, Y3L, Z3L) of the third axis are respectively the same as the above-described equations (1) to (3). The following equations (17) to (22) are obtained.
また、第2軸の姿勢保持トルクT2Hは、第2軸の質量W2、第3軸の質量W3および負荷の質量WLのそれぞれを保持するトルクの和となり、次の式(23)となる。 Further, the attitude holding torque T2H of the second axis is a sum of torques for holding the mass W2 of the second axis, the mass W3 of the third axis, and the mass of the load WL, and is expressed by the following equation (23).
また、第3軸の姿勢保持トルクT3Hは、第3軸の質量W3および負荷の質量WLのそれぞれを保持するトルクの和となり、次の式(24)となる。 Further, the attitude holding torque T3H of the third axis is the sum of the torques holding the third axis mass W3 and the load mass WL, and is given by the following equation (24).
また、図1に示す減算回路7の動作は次の通りとなる。すなわち、式(7)乃至式(9)のT2に換えてT2’=T2−T2H、式(10)乃至式(12)のT3に換えてT3’=T3−T3Hをそれぞれ代入することにより、力センサ10にて検出されたトルク信号から姿勢保持トルクを差し引いた、XYZ方向の出力トルクを求めることができる。
The operation of the subtraction circuit 7 shown in FIG. 1 is as follows. That is, by substituting T2 ′ = T2−T2H in place of T2 in Expressions (7) to (9) and T3 ′ = T3−T3H in place of T3 in Expressions (10) to (12), respectively, An output torque in the XYZ directions obtained by subtracting the posture holding torque from the torque signal detected by the
また、第1軸乃至第3軸の各関節軸の角度を2階微分して得られる加速度をそれぞれα1、α2、α3と置くとき、各関節軸の指令演算トルクT1E、T2E、およびT3Eは、それぞれ次の式(25)乃至式(27)となる。 Further, when the accelerations obtained by second-order differentiation of the angles of the joint axes of the first axis to the third axis are set as α1, α2, and α3, respectively, the command calculation torques T1E, T2E, and T3E of each joint axis are: The following equations (25) to (27) are obtained, respectively.
この式(25)乃至式(27)の演算を図4に示すロボット制御部12の内部モデル演算部14において行い、得られた指令演算トルクT1E、T2E、T3Eを図1に示す指令トルク信号として用いる。モータ駆動電流を合成した指令トルク信号やサーボモータ13のトルク指令を用いる場合と比較して、この内部モデル演算部14において内部モデルに基づいて演算する方法は、演算分量は増加するが駆動部に存在する粘性抵抗分に起因する誤差を除外することが可能となる。
Calculations of the equations (25) to (27) are performed in the internal
ところで、先に記載した演算式にあるように、力センサ10にて検出されたトルク信号からXYZ方向のトルク成分を演算する際は、各関節軸の位置を基準に演算している。したがって、力センサ10にて検出されたトルク信号と位置検出信号との同時性は演算精度を確保する上で重要である。そこで、図6に示すように、力センサ10からのトルク信号を力センサ回路16にて検出し、位置検出器15からの位置検出信号を位置検出回路17にて検出し、これらを併せて信号伝送回路18でシリアル伝送する。これにより、配線数を減少させることができるとともに、トルク信号と位置検出信号との同時性を確実にすることができる。
By the way, as in the arithmetic expression described above, when calculating the torque component in the XYZ directions from the torque signal detected by the
以上、本発明の実施形態について説明した。なお、前述の実施形態では、本発明の内容をより具体的に説明するために垂直多関節構造の3軸ロボットで説明したが、一般的な6軸構成のロボットや冗長軸を有する7軸構成のロボットの場合においても、前述したものと同様な考え方で適用できることはいうまでもない。また、本発明は垂直多関節構造に限定されるものでなく、直動型の軸構成や水平多関節構造のロボットに対しても、より簡単な演算式で適用可能である。 The embodiment of the present invention has been described above. In the above-described embodiment, the three-axis robot having the vertical articulated structure has been described in order to more specifically describe the contents of the present invention. However, a general six-axis robot or a seven-axis configuration having redundant axes is used. Needless to say, this robot can be applied in the same way as described above. The present invention is not limited to a vertical articulated structure, and can be applied to a linear motion type shaft configuration or a horizontal articulated structure robot with a simpler arithmetic expression.
多軸構成を有する産業用ロボットの出力トルク制限回路において、出力トルクが許容値を超えた場合には動力を遮断して、出力トルクを制限することが可能となる。本発明の利用としては、例えば、作業者と産業用ロボットが一緒に作業をする場合において、ロボットの出力トルクが150Nm以下であれば、作業者とロボットとを安全柵で仕切る必要がなくなるので、作業者とロボットとの共存環境下での作業が可能となり、これにより作業スペースはより小さくすることが可能となる。 In an output torque limiting circuit for an industrial robot having a multi-axis configuration, when the output torque exceeds an allowable value, the power is cut off and the output torque can be limited. As the use of the present invention, for example, when an operator and an industrial robot work together, if the output torque of the robot is 150 Nm or less, there is no need to partition the worker and the robot with a safety fence. It is possible to work in an environment where the worker and the robot coexist, thereby reducing the work space.
1 比較回路
2 許容値
3 OR回路
4 XYZ方向トルク合成回路
5 XYZ方向比較回路
6 トルク規定値
7 減算回路
8 電流検出回路
9 サーボモータ
10 力センサ
11 トルク合成回路
12 ロボット制御部
13 サーボモータドライバ
14 内部モデル演算部
15 位置検出器(エンコーダ)
16 力センサ回路
17 位置検出回路
18 信号伝送回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Comparison circuit 2 Permissible value 3 OR circuit 4 XYZ direction torque synthesis circuit 5 XYZ
16
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009255237A (en) * | 2008-04-18 | 2009-11-05 | Nachi Fujikoshi Corp | Output torque limit circuit of industrial robot |
JP2012192519A (en) * | 2012-07-13 | 2012-10-11 | Nachi Fujikoshi Corp | Limiting circuit of output torque of industrial robot |
DE102012006629A1 (en) | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Fanuc Corporation | Robot system with error detection function of the robot and control method therefor |
JP2016087700A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | ファナック株式会社 | Control equipment having feature of verifying designation of load information |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0389880A (en) * | 1989-09-01 | 1991-04-15 | Toyota Motor Corp | Abnormality sensing device for servomotor |
JPH0819985A (en) * | 1994-07-04 | 1996-01-23 | Mitsubishi Electric Corp | Robot device |
JPH0866893A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-12 | Fanuc Ltd | Collision detecting method |
JPH08118275A (en) * | 1994-10-19 | 1996-05-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Controller for manipulator |
JPH0954609A (en) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Fanuc Ltd | Numerical controller |
JP2002225745A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Nsk Ltd | Control device of electric power steering unit |
JP2005212054A (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Keio Gijuku | Force detecting method, force detector, and control device equipped with force detecting function |
JP2006263916A (en) * | 2001-05-08 | 2006-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | Robot control device |
JP2007152470A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Robot with self-diagnostic function |
JP2007301691A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Nachi Fujikoshi Corp | Robot control device |
-
2008
- 2008-02-21 JP JP2008039959A patent/JP2009196030A/en active Pending
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0389880A (en) * | 1989-09-01 | 1991-04-15 | Toyota Motor Corp | Abnormality sensing device for servomotor |
JPH0819985A (en) * | 1994-07-04 | 1996-01-23 | Mitsubishi Electric Corp | Robot device |
JPH0866893A (en) * | 1994-08-24 | 1996-03-12 | Fanuc Ltd | Collision detecting method |
JPH08118275A (en) * | 1994-10-19 | 1996-05-14 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | Controller for manipulator |
JPH0954609A (en) * | 1995-08-11 | 1997-02-25 | Fanuc Ltd | Numerical controller |
JP2002225745A (en) * | 2001-02-02 | 2002-08-14 | Nsk Ltd | Control device of electric power steering unit |
JP2006263916A (en) * | 2001-05-08 | 2006-10-05 | Mitsubishi Electric Corp | Robot control device |
JP2005212054A (en) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Keio Gijuku | Force detecting method, force detector, and control device equipped with force detecting function |
JP2007152470A (en) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Robot with self-diagnostic function |
JP2007301691A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Nachi Fujikoshi Corp | Robot control device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009255237A (en) * | 2008-04-18 | 2009-11-05 | Nachi Fujikoshi Corp | Output torque limit circuit of industrial robot |
DE102012006629A1 (en) | 2011-04-06 | 2012-10-11 | Fanuc Corporation | Robot system with error detection function of the robot and control method therefor |
US8812157B2 (en) | 2011-04-06 | 2014-08-19 | Fanuc Corporation | Robot system having error detection function of robot and control method thereof |
JP2012192519A (en) * | 2012-07-13 | 2012-10-11 | Nachi Fujikoshi Corp | Limiting circuit of output torque of industrial robot |
JP2016087700A (en) * | 2014-10-29 | 2016-05-23 | ファナック株式会社 | Control equipment having feature of verifying designation of load information |
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