JP2011224662A - Correction parameter identification device of robot control device - Google Patents

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Ryoichi Nagai
亮一 永井
Kenichi Yasuda
賢一 安田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To correct waviness by a reduction gear angle transmission error.SOLUTION: This correction parameter identification device of a robot control device includes: a means for determining amplitude of the waviness generated in a finger part of a robot; a means for determining an amplitude value Di of the waviness corresponding to a predetermined joint Ji of a plurality of joints; a means for measuring a position feedback signal Bi appearing on a shaft of the joint when operating the predetermined joint Ji in a single shaft by a position command θrefi of a motor; a means for superimposably adding the waviness of the amplitude C to the position command value θrefi to the joint Ji and calculating waviness C'i generated in a finger position when assuming that a position command θrefx is added to the other shaft Jx; a means for determining Ai corresponding to Bi according to an expression such as Ai=(Ci/C'i)×Di; and a means for determining the Ai corresponding to the Bi by using the respective means to a plurality of robots.

Description

本発明の実施例は、例えばロボット制御装置の補正パラメータ同定装置に関する。   An embodiment of the present invention relates to a correction parameter identification device of a robot control device, for example.

例えばアーク溶接やレーザカット用途ロボットに用いられるロボット制御装置においては、動作時にロボットの手先位置が重力方向にうねるように振動し、加工精度が悪化する現象が発生することがある(例えば特許文献1参照)。このうねりはロボット各軸に取り付けられた減速機の角度伝達誤差により発生すると考えられている。   For example, in a robot control device used for arc welding and laser cutting robots, the robot's hand position oscillates in the direction of gravity during operation, resulting in a phenomenon in which machining accuracy deteriorates (for example, Patent Document 1). reference). This swell is considered to be caused by the angle transmission error of the speed reducer attached to each axis of the robot.

この減速機の角度伝達誤差に対処するために、通常のロボット制御装置は、各軸のうねりを打ち消す正弦波指令を与えて作業対象物の位置の補正をしている。
図9に従来技術におけるロボット制御装置の位置補正技術を示す。ここでは、減速機のうねりは正弦波の補正信号θcomで打ち消される。この正弦波θcomの振幅Aと位相Δθは、予め調整され、適正値が求められる。
In order to cope with the angle transmission error of the speed reducer, a normal robot controller corrects the position of the work object by giving a sine wave command that cancels the swell of each axis.
FIG. 9 shows a position correction technique for a robot control apparatus in the prior art. Here, the swell of the speed reducer is canceled by a sine wave correction signal θcom. The amplitude A and phase Δθ of the sine wave θcom are adjusted in advance to obtain an appropriate value.

この適正値は、振幅設定部19、位相設定部20により設定される。正弦波生成部24は、設定された振幅A、位相Δθおよび指令生成部53が出力する位置指令ベース信号θrbに基づいて、補正信号θcomを算出する。   This appropriate value is set by the amplitude setting unit 19 and the phase setting unit 20. The sine wave generator 24 calculates the correction signal θcom based on the set amplitude A, phase Δθ, and the position command base signal θrb output from the command generator 53.

算出された補正信号θcomは、位置指令ベース信号θrbに加算され、補正後の位置指令信号θrefとなる。この位置指令信号θrefは、角度検出部51が検出したモータの回転角度θfbと比較され、その比較結果の偏差に基づきサーボ制御部52がモータ11を駆動し、ロボットアーム14は位置決め制御される。   The calculated correction signal θcom is added to the position command base signal θrb to become a corrected position command signal θref. This position command signal θref is compared with the rotation angle θfb of the motor detected by the angle detection unit 51, the servo control unit 52 drives the motor 11 based on the deviation of the comparison result, and the robot arm 14 is positioned and controlled.

従来の減速機角度伝達誤差の補正パラメータ同定方法は、ロボット外界センサを使用し、手先うねりが最小になるように補正パラメータである振幅・位相を調整し、同定している(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   A conventional reduction parameter identification method for a reduction gear angle transmission error uses a robot external sensor and adjusts and identifies the correction parameter amplitude and phase so as to minimize the waviness of the hand (for example, Patent Document 1). , See Patent Document 2).

また、ねじれトルクによるモータへの反力に減速比を考慮することで、より正確な制御対象モデルを同定することができ、現代制御理論の導入によりロボット手先位置軌跡精度を向上しているものもある。この場合、補正パラメータである位相は、ロボット内界センサ(モータを駆動する電流、モータ回転速度)により取得したデータを用いて同定している(例えば、特許文献3参照)。   In addition, by considering the reduction ratio in the reaction force to the motor due to torsional torque, it is possible to identify a more accurate model to be controlled, and some that have improved robot hand position trajectory accuracy through the introduction of modern control theory. is there. In this case, the phase, which is a correction parameter, is identified using data acquired by a robot internal sensor (current that drives the motor, motor rotation speed) (see, for example, Patent Document 3).

このように、従来のロボット制御装置では、減速機角度伝達誤差を補正する補正信号のパラメータである振幅・位相共にロボット外界センサで同定する手順、または、位相のみロボット内界センサで同定する手順がとられていた。つまり、補正信号のパラメータである振幅を内界センサで同定する技術は存在しなかった。   As described above, in the conventional robot control device, the procedure for identifying the amplitude and phase, which are parameters of the correction signal for correcting the reduction gear angle transmission error, by the robot external sensor, or the procedure for identifying only the phase by the robot internal sensor. It was taken. That is, there has been no technique for identifying the amplitude, which is a parameter of the correction signal, with the internal sensor.

特許第2577713号公報Japanese Patent No. 2577713 特開平7−129251号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-129251 特許第3239789号公報Japanese Patent No. 3239789

減速機の角度伝達誤差の補正パラメータは同枠番の減速機であっても個体差があり、個体毎に同定する必要がある。つまりロボット出荷時の調整工程や、出荷後の故障などによる減速機交換の際には都度補正パラメータ同定が必要となる。
しかしながら、前述のように従来の補正パラメータ同定方法では、補正パラメータである振幅・位相の両方をロボット内界センサのみで同定することができず、ロボット外界センサや周辺機器をロボット付近に設置しなければならない。さらに出荷後の減速機交換では、ロボットの稼動現場までロボット外界センサや周辺機器を運搬する手間が生じることもある。
このように、従来の補正パラメータ同定方法では補正パラメータを簡易に同定できないという問題があった(なお、簡易でない同定方法というのは、同定時にロボット外界センサや周辺機器を必要とすることをいう)。
The correction parameter for the angle transmission error of the speed reducer has individual differences even for the speed reducers of the same frame number, and it is necessary to identify each individual speed reducer. In other words, correction parameter identification is required each time the robot is adjusted at the time of shipment or when the reduction gear is replaced due to a failure after shipment.
However, as described above, in the conventional correction parameter identification method, both the amplitude and phase, which are correction parameters, cannot be identified only by the robot internal sensor, and the robot external sensor and peripheral devices must be installed near the robot. I must. Furthermore, when the speed reducer is replaced after shipment, it may take time to transport the robot external sensor and peripheral devices to the robot operation site.
As described above, the conventional correction parameter identification method has a problem that the correction parameter cannot be easily identified (note that the non-simple identification method means that a robot external sensor or peripheral device is required at the time of identification). .

上記問題を解決するため、出願時の本願発明は、以下の各発明を提供する。
なお、本願出願時の明細書の記載を基礎として、特許請求の範囲の記載が補正され得ることは勿論であるが、その際に、以下の各「発明」の内容を訂正することは予定しない(以下の各「発明」は、本願明細書における開示の要点としての意味を持つ)。
[発明1]
モータにより、減速機を介して複数の関節J1-nが駆動されるロボットと、
前記各関節1-nにおいて前記モータの角度B1-n[rad]を検出する角度検出部と、
前記各関節J1-n(1からnは整数)に対する、前記モータの位置指令θref1〜n[rad]を生成する指令生成部と、
前記位置指令θref1〜n[rad]と、当該位置指令θref1〜n[rad]に対して実際に検出された前記モータ角度θfb1〜n[rad]との誤差である、減速機角度伝達誤差を補正するための補正信号A1〜n[rad]を生成する補正信号生成部であって、当該補正信号A1〜n[rad]が、前記位置指定θref1〜n[rad]に当該補正信号A1〜n[rad]を加算することによって、前記減速機角度伝達誤差を解消するためのものであるものと、
を備えたロボット制御装置の補正パラメータ同定装置であって、
前記ロボットの手先部を直交動作させた際に発生する、前記複数の関節の少なくとも2つの前記減速機角度伝達誤差に起因する、当該手先部に発生する、Z軸方向、即ち地表面と垂直な方向、のうねりの振幅Z[mm]を求める手段と、
前記うねりの振幅Z[mm]をフーリエ変換して、前記複数の関節の所定の関節Jiに対応するうねりの振幅値Di[mm](iは1からnのうちの所定の数)を求める手段と、
前記所定の関節Ji(iは1からnのうちの所定の数)をモータの位置指令θrefi[rad]で単軸動作させた際に、前記所定の関節の軸に現れる位置フィードバック信号Bi[rad]を計測する手段と、
前記所定の関節Jiに対する位置指令値θrefiに更に外部から振幅C[rad]のうねりを重畳的に加えたと仮定し、これらに加えて更に、他の軸Jx(xは、i以外の所定の数)に位置指令θrefx[rad]が加えられたと仮定した場合に、順運動学によって、手先位置においてZ方向に発生することとなる仮想的うねりC’i[mm]を計算する手段と、
Ai[rad]=(Ci[rad]/C’i[mm])×Di[mm]
という式に従って、前記Bi[rad]に対応するAi[rad]を求める手段と、
同一機種であるが、その動作可能重量が異なる複数のロボットに対して、以上の各手段を用いて、それぞれのロボットに対する、Bi[rad]に対応するAi[rad]を求める手段と、
を備える、ロボット制御装置の補正パラメータ同定装置。
In order to solve the above problems, the present invention at the time of filing provides the following inventions.
Of course, the description of the scope of claims can be amended based on the description of the specification at the time of filing the application, but at that time, the contents of the following “inventions” are not scheduled to be corrected. (Each "invention" below has the meaning as a gist of disclosure in the present specification).
[Invention 1]
A robot in which a plurality of joints J1-n are driven by a motor via a reduction gear;
An angle detector for detecting an angle B1-n [rad] of the motor at each joint 1-n;
A command generator for generating the motor position commands θref1 to n [rad] for each joint J1-n (1 to n is an integer);
A reduction gear angle transmission error, which is an error between the position commands θref1 to n [rad] and the motor angles θfb1 to n [rad] actually detected with respect to the position commands θref1 to n [rad], is corrected. A correction signal generation unit that generates correction signals A1 to n [rad] for performing correction, and the correction signals A1 to n [rad] are added to the position designations θref1 to n [rad]. rad] to eliminate the reduction gear angle transmission error,
A correction parameter identification device for a robot control device comprising:
The Z-axis direction, that is, perpendicular to the ground surface, generated at the hand portion due to the transmission error of at least two speed reducers of the plurality of joints that occurs when the hand portion of the robot is orthogonally moved. Means for determining the direction and the amplitude of the swell Z [mm];
Means for Fourier-transforming the swell amplitude Z [mm] to obtain a swell amplitude value Di [mm] (i is a predetermined number from 1 to n) corresponding to a predetermined joint Ji of the plurality of joints. When,
When the predetermined joint Ji (i is a predetermined number from 1 to n) is uniaxially operated with a motor position command θrefi [rad], a position feedback signal Bi [rad that appears on the axis of the predetermined joint ] Means for measuring
It is assumed that the position command value θrefi for the predetermined joint Ji is further superimposed with a wave of amplitude C [rad] from the outside, and in addition to these, another axis Jx (x is a predetermined number other than i) ), A virtual swell C′i [mm] that is generated in the Z direction at the hand position by forward kinematics, assuming that a position command θrefx [rad] is added to
Ai [rad] = (Ci [rad] / C′i [mm]) × Di [mm]
Means for obtaining Ai [rad] corresponding to Bi [rad] according to the equation:
For a plurality of robots of the same model but having different operable weights, means for obtaining Ai [rad] corresponding to Bi [rad] for each robot using each of the above means;
A correction parameter identification device for a robot control device, comprising:

このように構成することによって、補正信号のパラメータである振幅を内界センサで同定することが可能となる。
[発明2]
前記補正パラメータ同定装置における、減速機角度伝達誤差を補償する装置であって、
所定の関節Jj(jは1からnのうちの任意の数)を単軸動作させる手段と、
前記単軸動作のために所定の位置指令θrefj[rad]を与える手段と、
前記単軸動作された関節Jjにおいて測定された位置フィードバックθfbj[rad]を得る手段と、
前記位置フィードバックθfbj[rad]の、前記位置指令θrefj[rad]からの遅れ時間ΔTdj[sec]を求める手段と、
前記位置フィードバックθfbj[rad]を前記ΔTdj[sec]だけ進めた信号θfb’ j[rad]を得る手段と、
前記信号θfb’ j[rad]と前記位置指令θrefj[rad]の差Difj[rad]を求める手段と、
前記Difj[rad]の振幅Bj[rad]を求める手段と、
発明1に記載の各手段により、前記振幅Bj[rad]に対応するAj[rad]を求める手段と、
を備える装置。
With this configuration, it is possible to identify the amplitude that is a parameter of the correction signal with the internal sensor.
[Invention 2]
In the correction parameter identification device, a device for compensating for a reduction gear angle transmission error,
Means for uniaxially moving a predetermined joint Jj (j is an arbitrary number from 1 to n);
Means for providing a predetermined position command θrefj [rad] for the single-axis operation;
Means for obtaining a position feedback θfbj [rad] measured at the single-axis operated joint Jj;
Means for obtaining a delay time ΔTdj [sec] of the position feedback θfbj [rad] from the position command θrefj [rad];
Means for obtaining a signal θfb′j [rad] obtained by advancing the position feedback θfbj [rad] by ΔTdj [sec];
Means for obtaining a difference Difj [rad] between the signal θfb ′ j [rad] and the position command θrefj [rad];
Means for obtaining the amplitude Bj [rad] of the Difj [rad];
Means for obtaining Aj [rad] corresponding to the amplitude Bj [rad] by each means described in the invention 1,
A device comprising:

このように構成することによって、各ロボット毎に異なる減速機の角度伝達誤差を補償することが可能となる。
以下に、本願明細書中で使用する用語の意義を列挙する。
・ロボット→人の代わりに何等かの作業を行う装置。本発明では、主に、ある程度自律的に連続した自動作業を行う、産業用ロボットが代表例だが、これに限定されない。将来開発される「ロボット(人の代わりに何等かの作業を行う装置)」であって、本願特許請求の範囲の技術的範囲に含まれる発明を利用可能な全ての「ロボット」が含まれる。
・エンコーダ→モータの位置(回転角度)を測定するためのセンサ。エンコーダの出力を微分するとモータの回転(角)速度が得られる。
・順運動学→ロボット制御の場合は各軸を駆動するモータにエンコーダが設けられており、エンコーダで測定した各軸の位置(回転角度)と、ロボットの各リンクの長さ(既知)とからロボットの手先の位置・姿勢を求めることができる。このロボットの手先の位置・姿勢を求めることを順運動学(順変換)と言う。
・逆運動学(逆変換)→あるロボットの手先の位置・姿勢を実現するために、ロボットの各軸の位置(回転角度)をどのようにすればよいかを求めることを言う。
・外界センサ→元来のロボット制御系とは別に外部に設けられ、ロボットの動き(本発明の実施例の場合、手先のうねり)を外部から測定するセンサ。特許文献2の振動検出器がこれに相当する。
・内界センサ→ロボットのモータの位置を測定するエンコーダや、モータに流れる電流値、電圧値を測定するセンサのように、ロボットの制御系の内部に設けられたサンサ。
・同定(する)→計算すること。制御系や機構系のモデルを確定するためのパラメータを求める、という意味。
・PC→パソコン
・単軸動作→1軸のみの動作(ロボットの関節のうち1軸を動作させる)
・直交動作→例えばX軸方向にロボットの手先を移動させること。
・ハーモニック減速機→ロボットの各関節を駆動させるモータと組み合わせて用いられる減速機の一種。なお、減速機の代表例はギアである。
With this configuration, it is possible to compensate for the angular transmission error of the speed reducer that differs for each robot.
The meanings of terms used in the present specification are listed below.
-Robot → A device that performs some work on behalf of a person. In the present invention, an industrial robot that performs automatic work continuously autonomously to some extent is a representative example, but the present invention is not limited to this. It is a “robot (an apparatus that performs some work on behalf of a person)” to be developed in the future, and includes all “robots” that can use the invention included in the technical scope of the claims of the present application.
・ Sensor for measuring the position (rotation angle) of encoder → motor. Differentiating the encoder output gives the motor rotational (angular) speed.
・ For forward kinematics → robot control, the motor that drives each axis is equipped with an encoder. From the position (rotation angle) of each axis measured by the encoder and the length (known) of each link of the robot The position and orientation of the hand of the robot can be obtained. Obtaining the position and orientation of the hand of the robot is called forward kinematics (forward transformation).
・ Inverse kinematics (reverse transformation) → Refers to finding out the position (rotation angle) of each axis of a robot in order to realize the position and orientation of a robot's hand.
External sensor → A sensor that is provided outside the original robot control system and measures the movement of the robot (in the embodiment of the present invention, the undulation of the hand) from the outside. The vibration detector of Patent Document 2 corresponds to this.
・ Inside sensor → A sensor installed inside the robot control system, such as an encoder that measures the position of the robot's motor and a sensor that measures the current and voltage values flowing through the motor.
・ Identify → Calculate. Meaning to obtain parameters to determine the model of the control system or mechanism system.
・ PC → PC ・ Single-axis operation → Operation with only one axis (Move one axis of the robot joint)
・ Orthogonal motion → For example, move the hand of the robot in the X-axis direction.
・ Harmonic reducer → A type of reducer used in combination with a motor that drives each joint of the robot. A typical example of a reduction gear is a gear.

本発明の実施例は、例えば、減速機角度伝達誤差によるうねりを補正する際に必要となる補正信号のパラメータである振幅をロボット内界センサにより同定することができる、という効果を奏する。   The embodiment of the present invention has an effect that, for example, an amplitude that is a parameter of a correction signal necessary for correcting waviness due to a reduction gear angle transmission error can be identified by a robot internal sensor.

本発明の実施例の全体的説明。1 is a general description of an embodiment of the present invention. 本発明の実施例の技術を示すフローチャートThe flowchart which shows the technique of the Example of this invention 本発明の実施例の技術を適用するロボット制御装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the robot control apparatus to which the technique of the Example of this invention is applied. 補正振幅と位置フィードバックの関係式を導出するために用いるシステム図System diagram used to derive the relationship between corrected amplitude and position feedback 補正振幅と位置フィードバックの関係式を導出するための手順を示すフローチャートFlow chart showing a procedure for deriving a relational expression between correction amplitude and position feedback 補正振幅と位置フィードバックの関係式を導出するための手順を補足する図Figure supplementing the procedure for deriving the relational expression between the correction amplitude and position feedback 補正振幅と位置フィードバックの関係式を示すグラフGraph showing the relationship between the correction amplitude and position feedback 補正振幅を同定する手順を示すフローチャートFlow chart showing the procedure for identifying the correction amplitude 補正振幅を同定する手順を補足する図Figure supplementing the procedure for identifying the correction amplitude 従来技術のロボット制御装置を示す図The figure which shows the robot control device of the prior art

本発明の実施例では、ロボットの手先位置が重力方向にうねる際の、当該うねりとは逆方向の補正用の位置指令A(振幅値:rad)を与える装置において、当該逆方向の位置指令の値Aを求める、新規な技術を開示する。   In the embodiment of the present invention, when the position of the hand of the robot undulates in the direction of gravity, a device that provides a position command A (amplitude value: rad) for correction in the direction opposite to the undulation is used. A novel technique for determining the value A is disclosed.

この技術においては、図1−Aを参照すると、
(1)まず、直交動作を行い、各機種のロボット1台毎の、各軸毎への位置指令θref[rad]と、当該指令に対して実際に得られた(うねりを含む)手先位置Z[mm]を測定する(図4:S42)。
(2)次に、手先位置Z[mm]をフーリエ変換して、周波数軸上の、ロボット各軸(例えば軸Ji)に対応する周波数における振幅D[mm](時間軸上では、うねりの振幅に相当)を得る(1回のフーリエ変換で、各軸毎の値が一挙に求まる理由は後述)。(図4:S44)
(3)単軸動作を行い、ロボット各軸のエンコーダの値から、各軸(例えば軸Ji)の、位置フィードバックθfb[rad]の振幅B[rad]を求める(図4:S45)。
(4)次に、上記補正用の位置指令Aを求めたい軸Jiに、人工的に振幅C[rad]の振幅のうねりを与えたと仮定した場合(図4:S46)に、
(4-1)軸Jiへの位置指令値に当該C[rad]が重畳された信号(C+θref)[rad]@Ji[図4のS46のデータ”3”]、及び、
(4-2)他の軸Jyにおける位置指令θref[rad]@Jy、
の2つが指令値として与えられたと仮定した場合に、順運動学を用いて得られる、Z方向手先位置の仮想的うねりC’[mm]を計算する(図4:S47)。
(5)軸Jiへ人工的に与えたと仮定されるC[rad]と、Z方向手先位置の仮想的うねりC’[mm]の比が、軸Jiに与えるべき補正振幅A[rad]と、Z方向手先位置のうねりの振幅D[mm]の比に等しいことを利用して、既知となった、C[rad],C’[mm]、及び、D[mm]から、A[rad]を求める(図4:S48)。
これ以降の説明では、補正信号のパラメータである振幅を「補正振幅」と記載することにする。
In this technique, referring to FIG.
(1) First, orthogonal operation is performed, and for each robot of each model, the position command θref [rad] for each axis and the hand position Z actually obtained (including undulation) for the command [Mm] is measured (FIG. 4: S42).
(2) Next, the hand position Z [mm] is Fourier-transformed, and the amplitude D [mm] at the frequency corresponding to each axis of the robot (for example, axis Ji) on the frequency axis (swelling amplitude on the time axis) (The reason why the value for each axis can be obtained at once by one Fourier transform is described later). (Figure 4: S44)
(3) A single axis operation is performed, and the amplitude B [rad] of the position feedback θfb [rad] of each axis (for example, axis Ji) is obtained from the encoder values of each axis of the robot (FIG. 4: S45).
(4) Next, assuming that an amplitude swell of amplitude C [rad] is artificially given to the axis Ji for which the position command A for correction is to be obtained (FIG. 4: S46),
(4-1) A signal (C + θref) [rad] @Ji [data “3” of S46 in FIG. 4] in which the C [rad] is superimposed on the position command value to the axis Ji, and
(4-2) Position command θref [rad] @ Jy on the other axis Jy,
Assuming that the two are given as command values, a virtual undulation C ′ [mm] of the hand position in the Z direction obtained using forward kinematics is calculated (FIG. 4: S47).
(5) The ratio of C [rad] assumed to be artificially applied to the axis Ji and the virtual undulation C ′ [mm] of the hand position in the Z direction is a correction amplitude A [rad] to be applied to the axis Ji; From C [rad], C ′ [mm], and D [mm], which have become known, using the fact that the amplitude is equal to the ratio of the amplitude D [mm] of the undulation of the hand position in the Z direction, A [rad] (FIG. 4: S48).
In the following description, the amplitude that is a parameter of the correction signal is described as “correction amplitude”.

複数の同一仕様のロボットに対して以上の手順を実行することで、図6に相当する、BとA[rad]の関係が得られ、当該ロボットにおいて、手先位置θfbのうねりの振幅B[rad]と、当該Bに対して必要な補正振幅A[rad]の対応関係、A=f(B)(式5)(後述)が得られる。
ここで、「複数の同一仕様のロボットに対して以上の手順を実行」とは、同じ機種のロボット数機について測定してA=f(B)の関係を得ることをいう。次に、出荷段階では、このようにして得られたA=f(B)の関係を利用しつつ、各ロボット毎に異なる減速機角度伝達誤差を補償するため、次のような処理を行う。
By executing the above procedure for a plurality of robots having the same specifications, the relationship between B and A [rad] corresponding to FIG. 6 is obtained. In this robot, the amplitude B [rad] of the undulation of the hand position θfb is obtained. ] And the required correction amplitude A [rad] corresponding to B, A = f (B) (formula 5) (described later).
Here, “execution of the above procedure for a plurality of robots having the same specification” means that a relationship of A = f (B) is obtained by measuring several robots of the same model. Next, at the shipping stage, the following process is performed to compensate for the reduction gear angle transmission error that differs for each robot while utilizing the relationship of A = f (B) thus obtained.

つまり、
(6)上記各軸毎への位置指令θrefと、当該指令に対して実際に得られた(うねりを含む)手先位置θfbとの間に、存在する時間差の影響を除去して、実際に与えられる位置指令がθrefであり、実際に得られる手先位置がθfbである場合に、当該時間差の影響を除去して、正確な補正振幅Aを得る(図8を用いて後述)。
以下、本発明のロボット制御装置の具体的実施例について、図1−Bから図8に基づいて説明する。
In other words,
(6) The influence of the time difference existing between the position command θref for each axis and the hand position θfb actually obtained (including waviness) with respect to the command is removed and actually given. When the position command to be obtained is θref and the hand position actually obtained is θfb, the influence of the time difference is removed to obtain an accurate correction amplitude A (described later with reference to FIG. 8).
Hereinafter, specific examples of the robot control apparatus of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1−Bは、本発明の実施例の補正パラメータ同定方法を示すフローチャートである。
まず、複数ロボットにおいて単軸動作で位置指令と位置フィードバックを、直交動作で手先位置と位置指令を計測する(S11)(上記(1)から(3)に相当)。
次に、位置フィードバックの振幅と補正信号のパラメータである振幅の関係式を導出する(S12)(上記(4)から(5)に相当)。
そして、個体毎の補正振幅の調整を行う(S13)(上記(6)に相当)。(S11)、(S12)は、位置フィードバックの振幅と補正信号のパラメータである振幅の関係式を導出するための手順である。事前準備であり、1機種につき1回のみ行えばよい。1機種に1回というのは、ロボットの大きさが変わると、その機種で測定しないといけないということである。(例えば、10kg、20kg、30kg可搬のロボットがあれば、その3機種分測定する必要がある)
FIG. 1B is a flowchart illustrating a correction parameter identification method according to the embodiment of the present invention.
First, in a plurality of robots, a position command and position feedback are measured by a single axis operation, and a hand position and a position command are measured by an orthogonal operation (S11) (corresponding to (1) to (3) above).
Next, a relational expression between the amplitude of the position feedback and the amplitude that is a parameter of the correction signal is derived (S12) (corresponding to (4) to (5) above).
Then, the correction amplitude for each individual is adjusted (S13) (corresponding to (6) above). (S11) and (S12) are procedures for deriving a relational expression between the amplitude of the position feedback and the amplitude which is a parameter of the correction signal. This is a preliminary preparation and only needs to be performed once per model. One time for one model means that if the size of the robot changes, it must be measured with that model. (For example, if there are 10kg, 20kg, and 30kg portable robots, it is necessary to measure the three models)

ステップS13は、個体毎に補正パラメータを同定する手順であり、出荷時や、ロボット稼動現場での減速機交換に伴う調整時に行う。事前準備で位置フィードバックの振幅と補正振幅の関係式を導出しているため、ロボット外界センサなしで簡易に同定することができる。 Step S13 is a procedure for identifying the correction parameter for each individual, and is performed at the time of shipment or at the time of adjustment accompanying replacement of the reduction gear at the robot operation site. Since the relational expression between the amplitude of the position feedback and the correction amplitude is derived in advance, it can be easily identified without a robot external sensor.

図2は、本発明の実施例の技術を実施するロボット制御装置の構成を示すシステム図である。
ロボット1は、一般的な6軸の産業用ロボットである。ただし、本発明の実施例は一般的な6軸の産業用ロボットに限らず、任意のロボットについて実施できる。本実施例では、図2に示すようにロボットの各軸をS軸、L軸、U軸、R軸、B軸、T軸と呼称する。
FIG. 2 is a system diagram showing a configuration of a robot control apparatus that implements the technique of the embodiment of the present invention.
The robot 1 is a general 6-axis industrial robot. However, the embodiment of the present invention is not limited to a general 6-axis industrial robot, but can be applied to any robot. In this embodiment, as shown in FIG. 2, each axis of the robot is called an S axis, an L axis, a U axis, an R axis, a B axis, and a T axis.

ロボット制御装置5は、角度検出部51、サーボ制御部52、指令生成部53、補正信号生成部54、振幅同定部55、位相同定部56を備えている。
角度検出部51は、ロボット1の各軸モータの角度を検出する。また、サーボ制御部52は、各軸のモータを制御する。指令生成部53は、各軸のモータへの指令を生成する。補正信号生成部54は、各軸のうねりを補正するための補正信号を生成する。振幅同定部55、位相同定部56は、それぞれ補正信号の振幅、位相を同定する。振幅同定部55は、後述する本発明の技術を用い、位相同定部56は、従来技術(例えば上記特許文献1)のロボット内界センサで同定する際の技術を用いることができる。
The robot control device 5 includes an angle detection unit 51, a servo control unit 52, a command generation unit 53, a correction signal generation unit 54, an amplitude identification unit 55, and a phase identification unit 56.
The angle detector 51 detects the angle of each axis motor of the robot 1. The servo control unit 52 controls the motor of each axis. The command generator 53 generates a command to the motor of each axis. The correction signal generation unit 54 generates a correction signal for correcting the waviness of each axis. The amplitude identification unit 55 and the phase identification unit 56 identify the amplitude and phase of the correction signal, respectively. The amplitude identification unit 55 can use the technology of the present invention described later, and the phase identification unit 56 can use the technology used for identification by a robot internal field sensor of the prior art (for example, Patent Document 1).

補正信号生成部54は、振幅設定部19、位相設定部20、正弦波生成部24を備えている。正弦波生成部24は、補正信号となる正弦波を生成する。また、振幅設定部19および位相設定部20は、正弦波生成部24で生成する正弦波の振幅と位相を設定するものである。振幅同定部55、位相同定部56により同定された値が振幅設定部19、位相設定部20に設定される。   The correction signal generation unit 54 includes an amplitude setting unit 19, a phase setting unit 20, and a sine wave generation unit 24. The sine wave generation unit 24 generates a sine wave serving as a correction signal. The amplitude setting unit 19 and the phase setting unit 20 set the amplitude and phase of the sine wave generated by the sine wave generation unit 24. The values identified by the amplitude identification unit 55 and the phase identification unit 56 are set in the amplitude setting unit 19 and the phase setting unit 20.

図3は、本発明の実施例において、上述の(1)から(5)のようにして、補正振幅A[rad]と位置フィードバックθfbの振幅B[rad]の関係式を導出するために用いるシステム図である。   FIG. 3 is used in the embodiment of the present invention to derive a relational expression between the correction amplitude A [rad] and the amplitude B [rad] of the position feedback θfb as described in (1) to (5) above. It is a system diagram.

レーザ距離計測センサ2は、後述する反射板3との距離を計測することで、反射板3を基準とした相対的なロボット1の手先位置を計測するための反射型レーザ距離計測センサである。
反射板3は、反射型レーザ距離計測センサが出力するレーザを反射して、Z方向(地表面に垂直方向)の手先位置を計測するための部材である。
The laser distance measurement sensor 2 is a reflection type laser distance measurement sensor for measuring the position of the hand of the robot 1 relative to the reflection plate 3 by measuring a distance from the reflection plate 3 described later.
The reflector 3 is a member that reflects the laser output from the reflective laser distance measurement sensor and measures the hand position in the Z direction (perpendicular to the ground surface).

ロボット座標系6は、ロボット本体に固定された座標系であり、ロボットを動作される際の基準座標系である。ロボット座標系6では、ロボット1の前後方向にX軸、左右方向にY軸、上下方向にZ軸が設けられている。   The robot coordinate system 6 is a coordinate system fixed to the robot body, and is a reference coordinate system when the robot is operated. In the robot coordinate system 6, an X axis is provided in the front-rear direction of the robot 1, a Y axis in the left-right direction, and a Z axis in the up-down direction.

関係式導出部4では、Z方向手先位置Zと各軸の位置指令値θref、位置フィードバックθfbを取得する。これらの情報を用いて、補正振幅Aと位置フィードバックθfbの振幅Bの関係式を導出する。関係式導出部4は、例えばPCなどで構成される。   The relational expression deriving unit 4 acquires the Z-direction hand position Z, the position command value θref of each axis, and the position feedback θfb. Using these pieces of information, a relational expression between the correction amplitude A and the amplitude B of the position feedback θfb is derived. The relational expression deriving unit 4 is composed of, for example, a PC.

図4のフローチャートは、図1−BのステップS11、ステップS12に対応(上記(1)から(5)に対応)するものであり、後述の式(5)の関係式を導出するための手順(事前準備)を示すフローチャートである。   The flowchart of FIG. 4 corresponds to steps S11 and S12 of FIG. 1-B (corresponding to (1) to (5) above), and is a procedure for deriving a relational expression of formula (5) described later. It is a flowchart which shows (advance preparation).

同一仕様のロボット数機(少なくとも3機以上、例えば5機)に対してステップS41〜ステップS48を行い、式(5)の関係式(補正振幅Aと位置フィードバックの振幅Bとの関係式)を求める。
ここでは、図3のシステムを用いる。
まず、ロボットを直交動作させる(S41)。
次に、下記2つのデータを計測する(S42)。
Steps S41 to S48 are performed on several robots of the same specification (at least 3 or more, for example, 5), and the relational expression (relationship between the correction amplitude A and the amplitude B of the position feedback) is expressed by Expression (5). Ask.
Here, the system of FIG. 3 is used.
First, the robot is operated orthogonally (S41).
Next, the following two data are measured (S42).

(i)Z方向手先位置
(ii)各軸の位置指令θref[rad]
ロボットが停止するのを待つ(S43) 。
次に、(i)のデータからフーリエ変換により各軸のZ方向手先位置の振幅D[mm]を求める(S44)。
(i) Z direction hand position
(ii) Position command θref [rad] for each axis
Wait for the robot to stop (S43).
Next, the amplitude D [mm] of the Z-direction hand position of each axis is obtained from the data (i) by Fourier transform (S44).

フーリエ変換することによって、周波数軸上に、低い周波数から高くなる方向に、例えば図5のL軸の周波数における振幅、及び、U軸の周波数における振幅が得られる。(なお、この「振幅」は、軸の回転方向の「振幅」[rad]ではなく、手先での振動の振幅[mm]に対応する、各軸の回転方向の振幅[rad]を手先での振動振幅[mm]に換算した物理量に対応する)
ここで、フーリエ変換後に、周波数軸上に現れる、複数のピーク値が、それぞれ、ロボットのどの軸の振動(うねり)に対応するかは、次のようにして知ることができる。
By performing Fourier transform, for example, the amplitude at the L-axis frequency and the amplitude at the U-axis frequency in FIG. 5 are obtained on the frequency axis in a direction increasing from a low frequency. (Note that this “amplitude” is not the “amplitude” [rad] in the rotation direction of the shaft, but the amplitude [rad] in the rotation direction of each axis corresponding to the vibration amplitude [mm] at the hand. (It corresponds to physical quantity converted to vibration amplitude [mm])
Here, it is possible to know which axis of the robot each of the plurality of peak values appearing on the frequency axis after Fourier transform corresponds to the vibration (swell) of the robot as follows.

各軸の減速機角度伝達誤差による手先に現れるうねりの周波数は、モータ速度と減速機の構造による。例えば、L軸減速機の構造によって1周にN個うねりが現れるとする。L軸のモータ速度がω、L軸減速比dとする。すると、うねりの周波数は、(ω×N)/(2π×d)と分かる(図5を参照した、後述の図4のS44についての「各軸のZ方向手先位置のDの求め方」参照)。   The frequency of the undulation appearing at the hand due to the reduction gear angle transmission error of each axis depends on the motor speed and the structure of the reduction gear. For example, it is assumed that N undulations appear in one turn due to the structure of the L-axis speed reducer. It is assumed that the motor speed of the L axis is ω and the L axis reduction ratio d. Then, the frequency of the swell is known as (ω × N) / (2π × d) (refer to “How to obtain D of the Z-direction hand position of each axis” in S44 of FIG. 4 described later with reference to FIG. 5). ).

位置フィードバックには、減速機角度伝達誤差に起因するうねりが現れる。このうねりの周波数は、例えばRV減速機の場合、一つの減速機にRVギア2枚が逆位相で付いているため、噛合うピン数の2倍に比例することとなる。また、例えば、ハーモニック減速機の場合、モータ1回転あたり2周期であることが知られている。このように、減速機の構造によってうねりの周期が決まる。   In the position feedback, undulation caused by a reduction gear angle transmission error appears. For example, in the case of an RV reducer, the frequency of this swell is proportional to twice the number of meshing pins because two RV gears are attached to one reducer in reverse phase. Further, for example, in the case of a harmonic reduction gear, it is known that there are two cycles per motor rotation. Thus, the swell cycle is determined by the structure of the reduction gear.

このように、フーリエ変換を用いることによって、1回の測定で、関係する全ての軸の振動の振幅を求めることができる。
続いて、図3に概説した方法を用いて各軸の位置フィードバックθfbの振幅B[rad]を求める(S45)。
In this way, by using the Fourier transform, it is possible to obtain the amplitudes of vibrations of all related axes in one measurement.
Subsequently, the amplitude B [rad] of the position feedback θfb of each axis is obtained using the method outlined in FIG. 3 (S45).

(なお、S45で得られるBは、以降の処理で次のように用いられる。即ち、事前準備として複数ロボットで、S11とS12でAとBの関係式(A=f(B)[式5])が求まっている。その後はS13でBさえ求めれば、Aが求まる(内界センサであるエンコーダがあればAを求めることができる。事前準備が終わってからは手先位置を計測する必要はない)。すなわち、Bを求めることによって、当該Bに対応するAを求めるためにBの値を用いるのである。)
更に、同定したい軸の(ii)のデータに振幅C[rad]の正弦波を加算したデータ(iii)を作成する(S46)。
(Note that B obtained in S45 is used in the following processing as follows. That is, as a preliminary preparation, a plurality of robots are used, and in S11 and S12, a relational expression of A and B (A = f (B) [Expression 5 Then, if B is obtained in S13, A can be obtained (if there is an encoder that is an internal sensor, A can be obtained. After the preparation is completed, it is necessary to measure the hand position. (In other words, by obtaining B, the value of B is used to obtain A corresponding to B.)
Further, data (iii) is created by adding a sine wave of amplitude C [rad] to the data of (ii) of the axis to be identified (S46).

そして、(iii)のデータと同定したい軸以外の(ii)のデータから順運動学によりZ方向手先位置の振幅C´[mm]を計算する(S47)。
最後に、C:C´=A:Dの関係から補正振幅A[rad]を求める(S48)。
Then, the amplitude C ′ [mm] of the hand position in the Z direction is calculated by forward kinematics from the data of (iii) and the data of (ii) other than the axis to be identified (S47).
Finally, a correction amplitude A [rad] is obtained from the relationship of C: C ′ = A: D (S48).

図5は、図4のステップS44、ステップS46、ステップS47の手順を図式化したものである。
図5を用いて、 図4のステップS44における、各軸のZ方向手先位置の振幅Dの求め方について補足説明する。
FIG. 5 schematically shows the procedure of step S44, step S46, and step S47 of FIG.
A supplementary description will be given of how to determine the amplitude D of the Z-direction hand position of each axis in step S44 of FIG. 4 using FIG.

レーザ距離計測センサ2で計測したZ方向手先位置をP(t)とする。すると、式(1)〜(4)により各軸のZ方向手先位置の振幅Dを求めることができる。
ただし、T0[sec]は各軸のうねりの周期、ΔtはZ方向手先位置データを計測したサンプリング周期、dは減速比、ωは角速度、AnとBnはフーリエ係数である。角速度は計測した位置フィードバックθfbの時系列データから算出する。
Let the Z-direction hand position measured by the laser distance measuring sensor 2 be P (t). Then, the amplitude D of the Z-direction hand position of each axis can be obtained from the equations (1) to (4).
Where T 0 [sec] is the swell period of each axis, Δt is the sampling period in which the Z-direction hand position data is measured, d is the reduction ratio, ω is the angular velocity, and An and Bn are Fourier coefficients. The angular velocity is calculated from time series data of the measured position feedback θfb.

図6は、後述の式(5)の関係式を導出するために、同一仕様のロボット数機(少なくとも3機以上)に対して図4の事前準備の手順を行い、補正振幅Aと位置フィードバックθfbの振幅Bをプロットしたグラフである。このグラフから関係式(5)を導出する。例えば、最小二乗法により関係式を求めるが、最小二乗法には限定されない。   FIG. 6 shows the correction amplitude A and position feedback by performing the pre-preparation procedure of FIG. 4 for several robots of the same specification (at least three or more) in order to derive a relational expression of the following expression (5). It is the graph which plotted the amplitude B of (theta) fb. Relational expression (5) is derived from this graph. For example, the relational expression is obtained by the method of least squares, but is not limited to the method of least squares.

図7は、図1−BのステップS13に係る、出荷時にロボット制御装置において補正振幅Aを同定する処理手順を示すフローチャートである。この図を用いて本発明実施例における技術を順を追って説明する。ハードウェアとしては図2のシステムを用いる。
まず、同定したい軸を単軸動作させる(S71)。
次に、位置指令θrefと位置フィードバックθfbを計測する(S72)。
ロボットが停止するのを待つ(S73)。
次に、位置フィードバックθfbと位置指令θrefからの遅れΔTdを求める(S74)。
そして、位置フィードバックθfbを(S74)で求めた遅れΔTd進める(得られたデータをθfb´とする)(S75)。
次に、位置指令θrefと(S75)で求めたデータθfb´との差を求める(S76)。
このようにして、各ロボット毎に異なる減速機角度伝達誤差を補償することが可能となる。
引き続き、ステップS76で求めたデータの振幅B[rad]を求める(S77)。
式(5)より補正振幅A[rad]を算出する(S78)。式(5)の関係式は、上述のようにして既に求められている(図4のフローチャート参照)。
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure for identifying the correction amplitude A in the robot control apparatus at the time of shipment according to step S13 in FIG. 1-B. The technique in the embodiment of the present invention will be described in order with reference to this figure. As the hardware, the system of FIG. 2 is used.
First, the axis to be identified is operated in a single axis (S71).
Next, the position command θref and the position feedback θfb are measured (S72).
Wait for the robot to stop (S73).
Next, a delay ΔTd from the position feedback θfb and the position command θref is obtained (S74).
Then, the position feedback θfb is advanced by the delay ΔTd obtained in (S74) (the obtained data is set as θfb ′) (S75).
Next, a difference between the position command θref and the data θfb ′ obtained in (S75) is obtained (S76).
In this way, it is possible to compensate for a reduction gear angle transmission error that differs for each robot.
Subsequently, the amplitude B [rad] of the data obtained in step S76 is obtained (S77).
The correction amplitude A [rad] is calculated from the equation (5) (S78). The relational expression of Expression (5) has already been obtained as described above (see the flowchart of FIG. 4).

上記手順により振幅同定部55は、角度検出部51から得た位置フィードバックの振幅Bと式(5)から補正振幅Aを同定し、その値を振幅設定部19により設定する。
図8は、図7のステップS74〜ステップS77を図式化したものである。
The amplitude identification unit 55 identifies the correction amplitude A from the position feedback amplitude B obtained from the angle detection unit 51 and the equation (5) by the above procedure, and the amplitude setting unit 19 sets the value.
FIG. 8 is a schematic diagram of steps S74 to S77 in FIG.

このように、ロボットの同定したい軸を単軸動作させ、ロボット内界センサであるエンコーダにより位置フィードバック信号の減速機角度伝達誤差に起因するうねりの振幅を求め、各関節軸の減速機角度伝達誤差を補正する補正振幅と位置フィードバック信号の振幅との事前に得られた関係式を用いて位置フィードバック信号の振幅から補正振幅を同定するので、製品出荷工程や減速機交換時に補正パラメータ同定のために新たな周辺機器を必要とせず、簡易に短時間で補正パラメータを同定することができる。   In this way, the axis that the robot wants to identify is operated in a single axis, the amplitude of the undulation caused by the speed reducer angle transmission error of the position feedback signal is obtained by the encoder that is the robot internal sensor, and the speed reducer angle transmission error of each joint axis The correction amplitude is identified from the amplitude of the position feedback signal using the relational expression obtained in advance between the correction amplitude for correcting the amplitude and the amplitude of the position feedback signal. A correction parameter can be easily identified in a short time without requiring a new peripheral device.

また、経年変化で補正振幅が変化しても、位置フィードバック信号の振幅を計測し直せば、経年変化した後の補正振幅を同定できる。
本明細書に説明される特定の実施形態が説明された。他の実施形態は、特許請求の範囲内にある。例えば、特許請求の範囲に挙げられた動作は、異なる順番で実行し、依然として望ましい結果を実現することができる。一例として、添付図面に示されるプロセスは、望ましい結果を実現するために、必ずしも、示される特定の順番又は逐次的な順番を必要とするものではない。
Even if the correction amplitude changes due to secular change, if the amplitude of the position feedback signal is measured again, the correction amplitude after the secular change can be identified.
Particular embodiments described herein have been described. Other embodiments are within the scope of the claims. For example, the actions recited in the claims can be performed in a different order and still achieve desirable results. By way of example, the processes shown in the accompanying drawings do not necessarily require the particular order shown or sequential order to achieve desirable results.

また、1つの構成要素が有する機能が2つ以上の物理的構成によって実現されてもよく、2つ以上の構成要素が有する機能が1つの物理的構成によって実現されてもよい。システムの発明は、それぞれの構成要素の有する機能が逐次的に実行される方法の発明として把握することもできるし、その逆も成り立つ。方法の発明においては、各ステップは記載された順序に実行されるものに限定されるものではなく、全体としての機能が矛盾なく実行され得る限りにおいて、自由な順序でそれを実行することができる。これらの発明は、所定のハードウェアと協働して所定の機能を実現させるプログラムとしても成立し、それを記録した記録媒体としても成立する。また本発明は、搬送波上に具現化されたコンピュータ・データ信号であって、そのプログラムのコードを備えたものとしても成立しうる。   Moreover, the function which one component has may be implement | achieved by two or more physical structures, and the function which two or more component elements have may be implement | achieved by one physical structure. The invention of the system can be grasped as an invention of a method in which the functions of each component are sequentially executed, and vice versa. In the method invention, the steps are not limited to being performed in the order described, but can be performed in any order as long as the overall function can be performed consistently. . These inventions are also established as a program that realizes a predetermined function in cooperation with predetermined hardware, and also as a recording medium that records the program. The present invention can also be realized as a computer data signal embodied on a carrier wave and having a program code.

本態様の他の実施形態は、対応するシステム、装置、デバイス、コンピュータプログラム製品、及びコンピュータ可読媒体を含む。
審査中の手続補正によって、及び、特許後の訂正審判又は訂正請求において、法的な制限の範囲内で、本発明は、以上の種々の態様に訂正され得る。
Other embodiments of the present aspect include corresponding systems, apparatuses, devices, computer program products, and computer readable media.
The present invention can be corrected to the various aspects described above by amendment of procedures during examination and within the scope of legal restrictions in a trial for correction or a request for correction after patent.

なお、特許後の訂正審判又は訂正請求における「実質上特許請求の範囲を変更」の判断は、特許時の請求項に新たな構成要素が追加されたか否か(即ち、いわゆる外的付加が為されたか否か)、又は、特許時の請求項の1つ又はそれより多いいずれかの構成要素を更に限定するものか(即ち、いわゆる内的付加が為されたか)によって判断されるべきでなく、訂正の前後の請求項に係る発明の効果が類似するか否かの観点から為されるべきである。   In addition, the judgment of “substantially change the scope of claims” in a trial for correction after a patent or a request for correction is based on whether or not a new component has been added to the claims at the time of patent (that is, because of so-called external addition). Or whether it further restricts any one or more components of the claims at the time of the patent (ie, so-called internal additions have been made) Therefore, it should be made from the viewpoint of whether the effects of the claimed invention before and after the correction are similar.

本明細書は、多数の特定のものを含むが、これらは、特許請求される又は特許請求されることができる範囲に対する制限として解釈されるべきではなく、特定の実施形態に特有の特徴の説明として解釈されるべきである。   This specification includes a number of specifics, which should not be construed as a limitation on the scope of what is claimed or can be claimed, but a description of features specific to a particular embodiment. Should be interpreted as

別個の実施形態の内容において、本明細書に説明される特定の特徴は、さらに、単一の実施形態において組み合わせて実施することができる。
対照的に、単一の実施形態の内容において説明される種々の特徴は、さらに、多数の実施形態において、又はあらゆる好適な小結合において実施することができる。
In the context of separate embodiments, certain features described herein can be further implemented in combination in a single embodiment.
In contrast, the various features described in the context of a single embodiment can be further implemented in a number of embodiments or in any suitable subcombination.

さらに、特徴は、特定の組み合わせにおいて作用するように上述され、さらに最初に、そのように特許請求されることがあるが、特許請求される組み合わせからの1つ又はそれ以上の特徴は、幾つかの場合においては、その組み合わせから実行されることができ、特許請求される組み合わせは、小結合又は様々な小結合に向けられることができる。   Further, features are described above to act in a particular combination and may be initially so claimed, but one or more features from the claimed combination may be several In that case, it can be carried out from that combination, and the claimed combination can be directed to a small coupling or various small couplings.

同様に、動作は、特定の順番で図示されるが、このことは、望ましい結果を実現するために、こうした動作が、示される特定の順番で又は逐次的な順番で実行され、又は、それらのすべての図示される動作が実行されることを必要とするように理解されるべきではない。   Similarly, operations are illustrated in a particular order, which means that such operations are performed in the particular order shown or in sequential order to achieve the desired results, or their It should not be understood as requiring that all illustrated operations be performed.

1 ロボット
11 モータ
12 エンコーダ
13 減速機
14 ロボットアーム
15 負荷
19 振幅設定部
2 レーザ距離計測センサ
20 位相設定部
24 正弦波生成部
3 反射板
4 関係式導出部
5 ロボット制御装置
51 角度検出部
52 サーボ制御部
53 指令生成部
54 補正信号生成部
55 振幅同定部
56 位相同定部
6 ロボット座標系
7 振幅算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Robot 11 Motor 12 Encoder 13 Reduction gear 14 Robot arm 15 Load 19 Amplitude setting part 2 Laser distance measurement sensor 20 Phase setting part 24 Sine wave generation part 3 Reflecting plate 4 Relational expression derivation part 5 Robot controller 51 Angle detection part 52 Servo Control unit 53 Command generation unit 54 Correction signal generation unit 55 Amplitude identification unit 56 Phase identification unit 6 Robot coordinate system 7 Amplitude calculation unit

Claims (2)

モータにより、減速機を介して複数の関節J1-nが駆動されるロボットと、
前記各関節1-nにおいて前記モータの角度B1-n[rad]を検出する角度検出部と、
前記各関節J1-n(1からnは整数)に対する、前記モータの位置指令θref1〜n[rad]を生成する指令生成部と、
前記位置指令θref1〜n[rad]と、当該位置指令θref1〜n[rad]に対して実際に検出された前記モータ角度θfb1〜n[rad]との誤差である、減速機角度伝達誤差を補正するための補正信号A1〜n[rad]を生成する補正信号生成部であって、当該補正信号A1〜n[rad]が、前記位置指定θref1〜n[rad]に当該補正信号A1〜n[rad]を加算することによって、前記減速機角度伝達誤差を解消するためのものであるものと、
を備えたロボット制御装置の補正パラメータ同定装置であって、
前記ロボットの手先部を直交動作させた際に発生する、前記複数の関節の少なくとも2つの前記減速機角度伝達誤差に起因する、当該手先部に発生する、Z軸方向、即ち地表面と垂直な方向、のうねりの振幅Z[mm]を求める手段と、
前記うねりの振幅Z[mm]をフーリエ変換して、前記複数の関節の所定の関節Jiに対応するうねりの振幅値Di[mm](iは1からnのうちの所定の数)を求める手段と、
前記所定の関節Ji(iは1からnのうちの所定の数)をモータの位置指令θrefi[rad]で単軸動作させた際に、前記所定の関節の軸に現れる位置フィードバック信号Bi[rad]を計測する手段と、
前記所定の関節Jiに対する位置指令値θrefiに更に外部から振幅C[rad]のうねりを重畳的に加えたと仮定し、これらに加えて更に、他の軸Jx(xは、i以外の所定の数)に位置指令θrefx[rad]が加えられたと仮定した場合に、順運動学によって、手先位置においてZ方向に発生することとなる仮想的うねりC’i[mm]を計算する手段と、
Ai[rad]=(Ci[rad]/C’i[mm])×Di[mm]
という式に従って、前記Bi[rad]に対応するAi[rad]を求める手段と、
同一機種であるが、その動作可能重量が異なる複数のロボットに対して、以上の各手段を用いて、それぞれのロボットに対する、Bi[rad]に対応するAi[rad]を求める手段と、
を備える、ロボット制御装置の補正パラメータ同定装置。
A robot in which a plurality of joints J1-n are driven by a motor via a reduction gear;
An angle detector for detecting an angle B1-n [rad] of the motor at each joint 1-n;
A command generator for generating the motor position commands θref1 to n [rad] for each joint J1-n (1 to n is an integer);
A reduction gear angle transmission error, which is an error between the position commands θref1 to n [rad] and the motor angles θfb1 to n [rad] actually detected with respect to the position commands θref1 to n [rad], is corrected. A correction signal generation unit that generates correction signals A1 to n [rad] for performing correction, and the correction signals A1 to n [rad] are added to the position designations θref1 to n [rad]. rad] to eliminate the reduction gear angle transmission error,
A correction parameter identification device for a robot control device comprising:
The Z-axis direction, that is, perpendicular to the ground surface, generated at the hand portion due to the transmission error of at least two speed reducers of the plurality of joints that occurs when the hand portion of the robot is orthogonally moved. Means for determining the direction and the amplitude of the swell Z [mm];
Means for Fourier-transforming the swell amplitude Z [mm] to obtain a swell amplitude value Di [mm] (i is a predetermined number from 1 to n) corresponding to a predetermined joint Ji of the plurality of joints. When,
When the predetermined joint Ji (i is a predetermined number from 1 to n) is uniaxially operated with a motor position command θrefi [rad], a position feedback signal Bi [rad that appears on the axis of the predetermined joint ] Means for measuring
It is assumed that the position command value θrefi for the predetermined joint Ji is further superimposed with a wave of amplitude C [rad] from the outside, and in addition to these, another axis Jx (x is a predetermined number other than i) ), A virtual swell C′i [mm] that is generated in the Z direction at the hand position by forward kinematics, assuming that a position command θrefx [rad] is added to
Ai [rad] = (Ci [rad] / C′i [mm]) × Di [mm]
Means for obtaining Ai [rad] corresponding to Bi [rad] according to the equation:
For a plurality of robots of the same model but having different operable weights, means for obtaining Ai [rad] corresponding to Bi [rad] for each robot using each of the above means;
A correction parameter identification device for a robot control device, comprising:
前記補正パラメータ同定装置における、減速機角度伝達誤差を補償する装置であって、
所定の関節Jj(jは1からnのうちの任意の数)を単軸動作させる手段と、
前記単軸動作のために所定の位置指令θrefj[rad]を与える手段と、
前記単軸動作された関節Jjにおいて測定された位置フィードバックθfbj[rad]を得る手段と、
前記位置フィードバックθfbj[rad]の、前記位置指令θrefj[rad]からの遅れ時間ΔTdj[sec]を求める手段と、
前記位置フィードバックθfbj[rad]を前記ΔTdj[sec]だけ進めた信号θfb’ j[rad]を得る手段と、
前記信号θfb’ j[rad]と前記位置指令θrefj[rad]の差Difj[rad]を求める手段と、
前記Difj[rad]の振幅Bj[rad]を求める手段と、
請求項1に記載の各手段により、前記振幅Bj[rad]に対応するAj[rad]を求める手段と、
を備える装置。
In the correction parameter identification device, a device for compensating for a reduction gear angle transmission error,
Means for uniaxially moving a predetermined joint Jj (j is an arbitrary number from 1 to n);
Means for providing a predetermined position command θrefj [rad] for the single-axis operation;
Means for obtaining a position feedback θfbj [rad] measured at the single-axis operated joint Jj;
Means for obtaining a delay time ΔTdj [sec] of the position feedback θfbj [rad] from the position command θrefj [rad];
Means for obtaining a signal θfb′j [rad] obtained by advancing the position feedback θfbj [rad] by ΔTdj [sec];
Means for obtaining a difference Difj [rad] between the signal θfb ′ j [rad] and the position command θrefj [rad];
Means for obtaining the amplitude Bj [rad] of the Difj [rad];
Means for determining Aj [rad] corresponding to the amplitude Bj [rad] by each means according to claim 1;
A device comprising:
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