JP2012069169A - Operation control device of robot and operation control method therefor - Google Patents

Operation control device of robot and operation control method therefor Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce time required for teaching by improving dynamic accuracy of a robot.SOLUTION: A control device 3 for controlling operation of a robot 2 calculates a difference between a target locus for a command value and an actual operation locus as servo delay time by each axis, determines reference time so that the servo delay time of each axis agrees in all of the two or more axes by comparing the calculated servo delay time by each axis, calculates compensation torque of each axis based on the calculated servo delay time of each axis and the determined reference time, and outputs a command value in which the calculated compensation torque of each axis is reflected to each servo to control the operation of the robot 2.

Description

本発明は、複数の駆動部毎に指令値を与えて前記複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御するロボットの動作制御装置及びその動作制御方法に関する。   The present invention relates to a robot motion control apparatus and a motion control method for controlling a robot motion by giving a command value to each of a plurality of drive units and interlocking the plurality of drive units.

複数の駆動部毎に指令値を与えて複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御する構成がある(例えば特許文献1,2参照)。   There is a configuration in which an operation value of a robot is controlled by giving a command value to each of a plurality of drive units and interlocking the plurality of drive units (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開昭56−76394号公報JP-A-56-76394 特開2002−127053号公報JP 2002-127053 A

ところで、上記した構成では、指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として発生する場合がある。この場合、軸毎に発生するサーボ遅れ時間が同じであれば、時間軸での遅れは発生するものの、実際の動作軌跡が目標軌跡から外れることはないが、一方、軸毎に発生するサーボ遅れ時間が異なっていると、時間軸での遅れが発生するのみならず、実際の動作軌跡が目標軌跡から外れてしまうという問題がある。その結果、ロボットの動的精度が低下することになり、ティーチングに要する時間が長期化するという問題がある。   By the way, in the above-described configuration, there is a case where a difference between the target locus with respect to the command value and the actual operation locus is generated as the servo delay time. In this case, if the servo delay time generated for each axis is the same, a delay in the time axis will occur, but the actual motion trajectory will not deviate from the target trajectory. If the times are different, there is a problem that not only the delay in the time axis occurs but also the actual motion locus deviates from the target locus. As a result, there is a problem that the dynamic accuracy of the robot is lowered and the time required for teaching is prolonged.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの動的精度を向上させることができ、ティーチングに要する時間を短縮することができるロボットの動作制御装置及びその動作制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to improve the dynamic accuracy of the robot and reduce the time required for teaching and the operation of the robot. It is to provide a control method.

請求項1,4に記載した発明によれば、複数の駆動部に対応する軸毎に、指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算し、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間を比較して軸毎のサーボ遅れ時間が複数の軸の全てで一致するように基準時間を決定し、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間と当該決定した基準時間とに基づいて軸毎の補償量を計算し、その決定した軸毎の補償量を反映した指令値を複数の駆動部毎に与えて複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御するようにしたので、軸毎のサーボ遅れ時間が複数の軸の全てで一致するように制御することにより、実際の動作軌跡を目標軌跡に近付けることができ、ロボットの動的精度を向上させることができ、ティーチングに要する時間を短縮することができる。   According to the first and fourth aspects of the present invention, for each axis corresponding to a plurality of drive units, the difference between the target trajectory with respect to the command value and the actual motion trajectory is calculated as the servo delay time. The reference delay time is determined so that the servo delay time for each axis is the same for all of the multiple axes, and based on the calculated servo delay time for each axis and the determined reference time Since the compensation amount for each axis is calculated, the command value reflecting the determined compensation amount for each axis is given to each of the plurality of drive units, and the operation of the robot is controlled by linking the plurality of drive units. By controlling so that the servo delay time for each axis is the same for all of the multiple axes, the actual motion trajectory can be brought closer to the target trajectory, and the robot's dynamic accuracy can be improved. Reduce the time required It is possible.

請求項2,5に記載した発明によれば、決定した軸毎の補償量と計算した軸毎のサーボ遅れ時間とに基づいて軌跡誤差を推定し、その推定した軌跡誤差を判定し、その推定した軌跡誤差が許容値以上であることを判定したときに、ロボットの動作速度を低減させるようにしたので、ロボットの動作を一定範囲内で安定させることができ、周囲設備など対する干渉を極力抑えることができる。   According to the present invention, the trajectory error is estimated based on the determined compensation amount for each axis and the calculated servo delay time for each axis, the estimated trajectory error is determined, and the estimation is performed. The robot's movement speed is reduced when it is determined that the trajectory error is greater than the allowable value, so the robot's movement can be stabilized within a certain range and interference with surrounding equipment is minimized. be able to.

請求項3,6に記載した発明によれば、複数の駆動部に対応する軸毎に、指令値を多項式で補間することで、指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算するようにしたので、サーボ遅れ時間の計算精度を高めることができ、動的精度を確実に向上させることができる。   According to the third and sixth aspects of the present invention, the command value is interpolated with a polynomial for each of the axes corresponding to the plurality of drive units, so that the difference between the target locus and the actual operation locus with respect to the instruction value is servo delayed. Since the calculation is performed as time, the calculation accuracy of the servo delay time can be increased, and the dynamic accuracy can be improved reliably.

本発明の一実施形態を示すもので、産業用ロボット装置の斜視図The perspective view of an industrial robot apparatus which shows one Embodiment of this invention 機能ブロック図Functional block diagram フローチャートflowchart サーボ遅れ時間を概略的に示す図Diagram showing servo delay time

以下、本発明を、垂直多関節型ロボットの動作を制御する制御装置に適用した一実施形態について、図面を参照して説明する。図1に示すように、産業用ロボット装置としてのロボット装置1は、垂直多関節型ロボット(以下、ロボットと称する)2と、ロボット2の動作を制御する制御装置3(本発明でいう動作制御手段、サーボ遅れ時間計算手段、基準時間決定手段、補償量計算手段、軌跡誤差推定手段、軌跡誤差判定手段、動作速度低下手段)と、制御装置3に接続されているティーチングペンダント4とを備えて構成されている。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a control device for controlling the operation of a vertical articulated robot will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a robot apparatus 1 as an industrial robot apparatus includes a vertical articulated robot (hereinafter referred to as a robot) 2 and a control device 3 for controlling the operation of the robot 2 (operation control in the present invention). Means, servo delay time calculation means, reference time determination means, compensation amount calculation means, trajectory error estimation means, trajectory error determination means, operation speed reduction means) and a teaching pendant 4 connected to the control device 3. It is configured.

ロボット2は、例えば6軸の垂直多関節を有するロボットであり、ベース5と、ベース5に水平方向に旋回可能に支持されているショルダ部6と、ショルダ部6に上下方向に旋回可能に支持されている下アーム7と、下アーム7に上下方向に旋回可能に支持されている第1の上アーム8と、第1の上アーム8の先端部に捻り回転可能に支持されている第2の上アーム9と、第2の上アーム9に上下方向に回転可能に支持されている手首10と、手首10に回転(捻り動作)可能に支持されているフランジ11とを備えて構成されている。   The robot 2 is a robot having, for example, a six-axis vertical articulated joint, and is supported by the base 5, a shoulder portion 6 supported by the base 5 so as to be able to turn in the horizontal direction, and supported by the shoulder portion 6 so as to be able to turn in the vertical direction. The lower arm 7, the first upper arm 8 supported by the lower arm 7 so as to be pivotable in the vertical direction, and the second upper arm 8 supported by the tip portion of the first upper arm 8 so as to be able to rotate. An upper arm 9, a wrist 10 supported by the second upper arm 9 so as to be rotatable in the vertical direction, and a flange 11 supported so as to be rotatable (twisted) by the wrist 10. Yes.

上記したベース5を含め、ショルダ部6、下アーム7、第1の上アーム8、第2の上アーム9、手首10及びフランジ11は、ロボット2におけるリンク(本発明でいう駆動部)として機能し、ベース5を除く各リンクは、下段のリンクに対して回転関節により回転可能に連結されている。最先端のリンクであるフランジ11は、ワークを把持するためのハンド(図示せず)が取付け可能になっている。また、リンク同士を連結する回転関節には前段のリンク側に固定されているモータの回転を減速して次段のリンクに伝達する減速装置が設けられている。   The shoulder portion 6, the lower arm 7, the first upper arm 8, the second upper arm 9, the wrist 10, and the flange 11 including the base 5 described above function as a link (driving portion in the present invention) in the robot 2. Each link except for the base 5 is rotatably connected to the lower link by a rotary joint. A flange (not shown) for gripping a workpiece can be attached to the flange 11 which is the most advanced link. In addition, the rotary joint that connects the links is provided with a reduction gear that reduces the rotation of the motor fixed to the previous link and transmits it to the next link.

尚、本実施形態では、第1のリンクであるベース5と第2のリンクであるショルダ部6との間を連結する回転関節の関節軸を第1軸、第2のリンクであるショルダ部6と第3のリンクである下アーム7との間を連結する回転関節の関節軸を第2軸、第3のリンクである下アーム7と第4のリンクである第1の上アーム8との間を連結する回転関節の関節軸を第3軸、第4のリンクである第1の上アーム8と第5のリンクである第2の上アーム9との間を連結する回転関節の関節軸を第4軸、第5のリンクである第2の上アーム9と第6のリンクである手首10との間を連結する回転関節の関節軸を第5軸、第6のリンクである手首10と第7のリンクであるフランジ11との間を連結する回転関節の関節軸を第6軸として図示している。   In this embodiment, the joint axis of the rotary joint that connects the base 5 that is the first link and the shoulder portion 6 that is the second link is the first axis, and the shoulder portion 6 that is the second link. The joint axis of the rotary joint that connects between the first link and the lower arm 7 that is the third link is the second axis, and the lower arm 7 that is the third link and the first upper arm 8 that is the fourth link The joint axis of the rotary joint that connects between the first upper arm 8 that is the fourth link and the second upper arm 9 that is the fifth link is the third axis. The fourth axis, the fifth link as the fifth link, and the wrist 10 as the sixth link as the joint axis of the rotary joint that connects the second upper arm 9 as the fifth link and the wrist 10 as the sixth link. And the joint 11 of the rotary joint that connects the flange 11 that is the seventh link is shown as a sixth axis.

ロボット2の動作を制御する制御装置3は、図2に示すように、CPU12と、駆動回路13と、位置検出回路14とを備えて構成されている。CPU12には、ロボット2全体のシステムプログラムや動作プログラムを作成するためのロボット言語などを記憶するROM15及びロボット2の動作プログラムなどを記憶するRAM16が接続されていると共に、ティーチング作業を行なう際に使用するティーチングペンダント4が接続されている。ティーチングペンダント4は、図1に示すように、各種の操作部4a及び表示器4bを備えて構成されている。   As illustrated in FIG. 2, the control device 3 that controls the operation of the robot 2 includes a CPU 12, a drive circuit 13, and a position detection circuit 14. The CPU 12 is connected with a ROM 15 for storing a robot language for creating a system program and an operation program for the entire robot 2 and a RAM 16 for storing an operation program for the robot 2 and used for teaching work. Teaching pendant 4 is connected. As shown in FIG. 1, the teaching pendant 4 includes various operation units 4a and a display 4b.

位置検出回路14は、ショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11の位置を検出するためのもので、ショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11の駆動源であるモータ17に設けられているロータリエンコーダ18が接続されている。位置検出回路14は、ロータリエンコーダ18から入力する検出信号に基づいてベース5に対するショルダ部6の回転角度、ショルダ部6に対する下アーム7の回転角度、下アーム7に対する第1の上アーム8の回転角度、第1の上アーム8に対する第2の上アーム9の回転角度、第2の上アーム9に対する手首10の回転角度、手首10に対するフランジ11の回転角度を検出し、それら検出した位置検出情報をCPU12に出力する。そして、CPU12は、動作プログラムに基づいてショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11を動作させる際に、位置検出回路14から入力する位置検出情報をフィードバック信号としてそれらの動作を制御する。   The position detection circuit 14 is for detecting the positions of the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11. The position detection circuit 14 is a drive source for the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11. A rotary encoder 18 provided in a certain motor 17 is connected. Based on the detection signal input from the rotary encoder 18, the position detection circuit 14 rotates the shoulder portion 6 with respect to the base 5, the lower arm 7 with respect to the shoulder 6, and the first upper arm 8 with respect to the lower arm 7. The angle, the rotation angle of the second upper arm 9 relative to the first upper arm 8, the rotation angle of the wrist 10 relative to the second upper arm 9, and the rotation angle of the flange 11 relative to the wrist 10 are detected, and the detected position detection information Is output to the CPU 12. The CPU 12 controls the operation of the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11 based on the operation program using the position detection information input from the position detection circuit 14 as a feedback signal. To do.

各リンクには、図1に示すように、3次元の座標が規定されている。このうち、床面に据え付けられるベース5の座標系は、不動の座標系としてロボット2の基準座標とされるものであり、ベース5の下端中心を原点とし、水平方向の2つの座標軸Xb,Yb及び垂直方向の1つの座標軸Zbが規定されている。他のリンクの座標系は、各回転関節の回転により基準座標上での位置と向きが変化し、CPU12は、位置検出回路14から入力するショルダ部6、各アーム7〜9、手首10、フランジ11の各回転関節の位置検出情報と予め記憶されている各関節の長さ情報とに基づいて各関節の座標の位置と向きとを座標変換の計算機能により基準座標上での位置と向きとに変換して認識する。   As shown in FIG. 1, three-dimensional coordinates are defined for each link. Among these, the coordinate system of the base 5 installed on the floor surface is a reference coordinate of the robot 2 as a stationary coordinate system, and the horizontal coordinate axes Xb and Yb are set with the center of the lower end of the base 5 as the origin. And one coordinate axis Zb in the vertical direction is defined. In the coordinate system of the other links, the position and orientation on the reference coordinates change due to the rotation of each rotary joint, and the CPU 12 receives the shoulder 6, the arms 7 to 9, the wrist 10, and the flange input from the position detection circuit 14. 11 based on the position detection information of each rotary joint and the length information of each joint stored in advance, the position and orientation of the coordinates of each joint are converted to the position and orientation on the reference coordinates by the coordinate conversion calculation function. Convert to and recognize.

また、上記した各関節の座標系のうちフランジ11の座標系は、フランジ11の先端面の回転中心を原点とし、フランジ11の先端面上で2つの座標軸Xm,Ym及びフランジ11の回転軸上で1つの座標軸Zmが規定されている。尚、これら座標軸Xm,Ym,Zmに対する回転角はヨー角RX、ピッチ角RY、ロール角RZで表される。   Of the coordinate systems of the joints described above, the coordinate system of the flange 11 has the rotation center of the tip surface of the flange 11 as the origin, the two coordinate axes Xm and Ym on the tip surface of the flange 11 and the rotation axis of the flange 11. Defines one coordinate axis Zm. Note that the rotation angles with respect to the coordinate axes Xm, Ym, and Zm are represented by a yaw angle RX, a pitch angle RY, and a roll angle RZ.

次に、上記した構成の作用について、図3及び図4を参照して説明する。
制御装置3において、CPU12は、ロボット2に動作指令を与えるときに、軸毎に指令値を計算し(ステップS1)、その計算した指令値を各軸のサーボ(駆動部)に出力する(ステップS2)。ここで、ロボット2は、制御装置3から指令値を入力すると、その入力した指令値に基づいてショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11の駆動源であるモータ17が作動し、それらショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11の駆動源であるモータ17が動作する。
Next, the operation of the above-described configuration will be described with reference to FIGS.
In the control device 3, the CPU 12 calculates a command value for each axis when giving an operation command to the robot 2 (step S1), and outputs the calculated command value to the servo (drive unit) of each axis (step S1). S2). Here, when the robot 2 receives a command value from the control device 3, the motor 17, which is a drive source for the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10, and the flange 11, operates based on the command value that has been input. The motor 17 which is a driving source of the shoulder portion 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11 operates.

制御装置3において、CPU12は、各軸の角度を検出することで実際の動作軌跡を計算し(ステップS3)、各軸について指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算する(ステップS4)。つまり、CPU12は、図4に示すように、例えば第2軸及び第3軸について説明すると、目標速度に対する実速度の遅れ時間を計算し、第2軸については「ta−t2」に相当する時間「T2」を時刻「ta」におけるサーボ遅れ時間として計算し、第3軸については「ta−t3」に相当する時間「T3」を時刻「ta」におけるサーボ遅れ時間として計算する。尚、CPU12は、軸毎に指令値を多項式で補間することで、指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算し、サーボ遅れ時間の計算精度を高めるようにしている。   In the control device 3, the CPU 12 calculates the actual motion trajectory by detecting the angle of each axis (step S3), and the difference between the target trajectory for the command value and the actual motion trajectory for each axis is used as the servo delay time. Calculate (step S4). That is, as shown in FIG. 4, for example, the second axis and the third axis, the CPU 12 calculates the delay time of the actual speed with respect to the target speed, and the time corresponding to “ta−t2” for the second axis. “T2” is calculated as the servo delay time at time “ta”, and for the third axis, time “T3” corresponding to “ta−t3” is calculated as the servo delay time at time “ta”. The CPU 12 interpolates the command value for each axis with a polynomial to calculate the difference between the target locus with respect to the command value and the actual motion locus as the servo delay time, thereby improving the calculation accuracy of the servo delay time. Yes.

次いで、CPU12は、それら計算した軸毎のサーボ遅れ時間を比較して軸毎のサーボ遅れ時間が複数の軸の全てで一致するように基準時間(基準値)を決定する(ステップS5)。つまり、CPU12は、上記した例えば第2軸及び第3軸について説明すると、図4に示した状態では、第2軸のサーボ遅れ時間である「T2」と第3軸のサーボ遅れ時間「T3」とを比較し、第2軸のサーボ遅れ時間の方が第3軸のサーボ遅れ時間よりも短いことから、第2軸のサーボ遅れ時間を基準時間として決定する。尚、CPU12は、このように最短のサーボ遅れ時間を基準時間として決定するのではなく、例えば両者の平均に相当する時間などの別の時間を基準時間として決定しても良い。   Next, the CPU 12 compares the calculated servo delay times for each axis, and determines a reference time (reference value) so that the servo delay times for each axis are the same for all of the plurality of axes (step S5). In other words, the CPU 12 will explain the above-described second axis and third axis, for example, in the state shown in FIG. 4, the servo delay time “T2” of the second axis and the servo delay time “T3” of the third axis. Since the servo delay time of the second axis is shorter than the servo delay time of the third axis, the servo delay time of the second axis is determined as the reference time. Note that the CPU 12 may not determine the shortest servo delay time as the reference time in this way, but may determine another time such as a time corresponding to the average of the two as the reference time.

次いで、CPU12は、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間と当該決定した基準時間とに基づいて軸毎の補償トルク(補償量)を計算する(ステップS6)。そして、CPU12は、計算した軸毎の補償トルクと軸毎のサーボ遅れ時間とに基づいて軌跡誤差を推定し(ステップS7)、その推定した軌跡誤差が予め設定した許容値以上であるか否かを判定する(ステップS8)。   Next, the CPU 12 calculates a compensation torque (compensation amount) for each axis based on the calculated servo delay time for each axis and the determined reference time (step S6). Then, the CPU 12 estimates a trajectory error based on the calculated compensation torque for each axis and the servo delay time for each axis (step S7), and whether or not the estimated trajectory error is equal to or greater than a preset allowable value. Is determined (step S8).

ここで、CPU12は、推定した軌跡誤差が許容値以上でない(許容値未満である)と判定すると(ステップS8にて「NO」)、補償トルクを反映した指令値を各軸のサーボに出力し、サーボ遅れ時間が全ての軸で一致するように、つまり、軸間のサーボ遅れ時間の差が消滅するように、フィードバック制御し(ステップS9)、上記したステップS3に戻り、これ以降、上記した処理を繰返して行う。尚、CPU12は、フィードバック制御として、P制御(比例制御)、PI制御(比例積分制御)或いはPID制御(比例積分微分制御)を行う。一方、CPU12は、推定した軌跡誤差が許容値以上であると判定すると(ステップS8にて「YES」)、動作速度を低減させ(ステップS10)、上記したステップS3に戻り、これ以降、上記した処理を繰返して行う。尚、以上は、第2軸と第3軸との2軸について説明したが、他の軸同士についても同様であり、3軸以上についても同様である。   If the CPU 12 determines that the estimated trajectory error is not equal to or greater than the allowable value (less than the allowable value) (“NO” in step S8), the CPU 12 outputs a command value reflecting the compensation torque to the servo of each axis. The feedback control is performed so that the servo delay time is the same for all axes, that is, the difference in servo delay time between the axes is eliminated (step S9), and the process returns to step S3 described above. Repeat the process. The CPU 12 performs P control (proportional control), PI control (proportional integral control) or PID control (proportional integral differential control) as feedback control. On the other hand, when the CPU 12 determines that the estimated trajectory error is greater than or equal to the allowable value (“YES” in step S8), the operation speed is reduced (step S10), and the process returns to the above-described step S3. Repeat the process. Although the above description has been made on the two axes of the second axis and the third axis, the same applies to other axes, and the same applies to three or more axes.

以上に説明したように本実施形態によれば、軸毎に指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算し、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間を比較して軸毎のサーボ遅れ時間が複数の軸の全てで一致するように基準時間を決定し、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間と当該決定した基準時間とに基づいて軸毎の補償トルクを計算し、その計算した軸毎の補償トルクを反映した指令値を各軸のサーボに出力してロボット2の動作を制御するようにしたので、実際の動作軌跡を目標軌跡に近付けることができ、ロボット2の動的精度を向上させることができ、ティーチングに要する時間を短縮することができる。   As described above, according to this embodiment, the difference between the target trajectory for the command value and the actual motion trajectory is calculated as the servo delay time for each axis, and the calculated servo delay time for each axis is compared. The reference time is determined so that the servo delay time for each axis is the same for all the axes, and the compensation torque for each axis is calculated based on the calculated servo delay time for each axis and the determined reference time. Since the command value reflecting the calculated compensation torque for each axis is output to the servo of each axis to control the operation of the robot 2, the actual motion trajectory can be brought close to the target trajectory. Dynamic accuracy can be improved, and the time required for teaching can be shortened.

また、計算した軸毎のサーボ遅れ時間のうち最短のサーボ遅れ時間を基準時間として決定するようにしたので、時間軸での遅れを極力抑えることができる。また、計算した軸毎の補償トルクと計算した軸毎のサーボ遅れ時間とに基づいて軌跡誤差を推定し、その推定した軌跡誤差が許容値以上であることを判定すると、ロボット2の動作速度を低減させるようにしたので、ロボットの動作を一定範囲内で安定させることができ、周囲設備など対する干渉を極力抑えることができる。   Moreover, since the shortest servo delay time among the calculated servo delay times for each axis is determined as the reference time, the delay on the time axis can be suppressed as much as possible. Further, when a trajectory error is estimated based on the calculated compensation torque for each axis and the calculated servo delay time for each axis, and it is determined that the estimated trajectory error is greater than or equal to an allowable value, the operation speed of the robot 2 is determined. Since it is made to reduce, operation | movement of a robot can be stabilized within a fixed range, and interference with surrounding facilities etc. can be suppressed as much as possible.

さらに、軸毎に指令値を多項式で補間することで、指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算するようにしたので、サーボ遅れ時間の計算精度を高めることができ、ロボット2の動的精度を確実に向上させることができる。   Furthermore, by interpolating the command value for each axis with a polynomial, the difference between the target trajectory for the command value and the actual motion trajectory is calculated as the servo delay time, so the servo delay time calculation accuracy can be improved. The dynamic accuracy of the robot 2 can be improved with certainty.

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
垂直多関節型ロボットは、6軸のものに限られない。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The vertical articulated robot is not limited to the six-axis robot.

図面中、2は垂直多関節型ロボット(ロボット)、3は制御装置(動作制御手段、サーボ遅れ時間計算手段、基準時間決定手段、補償量計算手段、軌跡誤差推定手段、軌跡誤差判定手段、動作速度低下手段)、6はショルダ部(駆動部)、7〜9はアーム(駆動部)、10は手首(駆動部)、11はフランジ(駆動部)である。   In the drawings, 2 is a vertical articulated robot (robot), 3 is a control device (operation control means, servo delay time calculation means, reference time determination means, compensation amount calculation means, locus error estimation means, locus error determination means, operation (Speed reduction means), 6 is a shoulder part (drive part), 7-9 are arms (drive part), 10 is a wrist (drive part), and 11 is a flange (drive part).

Claims (6)

複数の駆動部毎に指令値を与えて前記複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御する動作制御手段を備えたロボットの動作制御装置において、
前記複数の駆動部に対応する軸毎に、前記指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算するサーボ遅れ時間計算手段と、
前記サーボ遅れ時間計算手段により計算された軸毎のサーボ遅れ時間を比較して軸毎のサーボ遅れ時間が複数の軸の全てで一致するように基準時間を決定する基準時間決定手段と、
前記サーボ遅れ時間計算手段により計算された軸毎のサーボ遅れ時間と前記基準時間決定手段により決定された基準時間とに基づいて軸毎の補償量を計算する補償量計算手段とを備え、
前記サーボ遅れ時間計算手段は、時刻taにおける指令値からモデル化して算出される目標速度、及び前記時刻taにおける前記複数の駆動部に対応する軸の実速度に基づいて、前記時刻taと、前記モデル化した目標速度において前記時刻taにおける前記実速度に相当する指令値が出力された時刻tとの差をサーボ遅れ時間として算出し、
前記補償量計算手段は、前記複数の駆動部に対応する軸の前記サーボ遅れ時間のうちサーボ遅れ時間が最短のものを基準時間Tとして、この基準時間Tと前記複数の駆動部に対応する軸毎のサーボ遅れ時間とに基づいて前記補償量を算出し、
前記動作制御手段は、前記補償量計算手段により計算された軸毎の補償量を反映した指令値を前記複数の駆動部毎に与えて前記複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御することを特徴とするロボットの動作制御装置。
In a robot motion control apparatus comprising motion control means for controlling a robot motion by giving a command value to each of a plurality of drive units and interlocking the plurality of drive units,
Servo delay time calculating means for calculating a difference between a target locus for the command value and an actual operation locus as a servo delay time for each axis corresponding to the plurality of drive units;
A reference time determining means for comparing the servo delay time for each axis calculated by the servo delay time calculating means and determining the reference time so that the servo delay time for each axis is the same for all of the plurality of axes;
Compensation amount calculation means for calculating a compensation amount for each axis based on the servo delay time for each axis calculated by the servo delay time calculation means and the reference time determined by the reference time determination means,
The servo delay time calculating means is configured to calculate the time ta based on a target speed calculated by modeling from a command value at a time ta and an actual speed of an axis corresponding to the plurality of driving units at the time ta. A difference from a time t at which a command value corresponding to the actual speed at the time ta is output at the modeled target speed is calculated as a servo delay time.
The compensation amount calculating means uses the servo delay time of the axes corresponding to the plurality of drive units as the reference time T, and sets the reference time T and the axes corresponding to the plurality of drive units. The compensation amount is calculated based on each servo delay time,
The motion control means controls the operation of the robot by giving a command value reflecting the compensation amount for each axis calculated by the compensation amount calculation means to each of the plurality of driving sections and interlocking the plurality of driving sections. A motion control apparatus for a robot.
請求項1に記載したロボットの動作制御装置において、
前記補償量計算手段により計算された軸毎の補償量と前記サーボ遅れ時間計算手段により計算された軸毎のサーボ遅れ時間とに基づいて軌跡誤差を推定する軌跡誤差推定手段と、
前記軌跡誤差推定手段により推定された軌跡誤差を判定する軌跡誤差判定手段と、
前記軌跡誤差推定手段により推定された軌跡誤差が許容値以上であることを前記軌跡誤差判定手段が判定したときに、前記ロボットの動作速度を低減させる動作速度低下手段とを備えたことを特徴とするロボットの動作制御装置。
The robot motion control apparatus according to claim 1,
Trajectory error estimation means for estimating a trajectory error based on the compensation amount for each axis calculated by the compensation amount calculation means and the servo delay time for each axis calculated by the servo delay time calculation means;
Trajectory error determination means for determining the trajectory error estimated by the trajectory error estimation means;
And an operation speed reduction means for reducing the operation speed of the robot when the trajectory error determination means determines that the trajectory error estimated by the trajectory error estimation means is greater than or equal to an allowable value. Robot motion control device.
請求項1又は2に記載したロボットの動作制御装置において、
前記サーボ遅れ時間計算手段は、前記複数の駆動部に対応する軸毎に、前記指令値を多項式で補間することで、前記指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算することを特徴とするロボットの動作制御装置。
In the robot motion control apparatus according to claim 1 or 2,
The servo delay time calculation means interpolates the command value with a polynomial for each of the axes corresponding to the plurality of drive units, so that a difference between the target locus and the actual operation locus with respect to the command value is used as a servo delay time. A robot motion control device characterized by calculating.
複数の駆動部毎に指令値を与えて前記複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御する方法において、
前記複数の駆動部に対応する軸毎に、時刻taにおける前記指令値に対してモデル化して算出される目標速度と前記時刻taにおける前記複数の駆動部に対応する軸の実際の動作速度との差に基づいて、前記時刻taと、前記モデル化した目標速度において前記時刻taにおける前記実際の動作速度に相当する指令値が出力された時刻tとの差ををサーボ遅れ時間として計算し、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間のうちサーボ遅れ時間が最短のものを基準時間Tとして決定し、その計算した軸毎のサーボ遅れ時間と当該決定した基準時間とに基づいて軸毎の補償量を計算し、その決定した軸毎の補償量を反映した指令値を前記複数の駆動部毎に与えて前記複数の駆動部を連動させることでロボットの動作を制御することを特徴とするロボットの動作制御方法。
In a method of controlling the operation of the robot by giving a command value to each of a plurality of driving units and interlocking the plurality of driving units,
For each axis corresponding to the plurality of driving units, a target speed calculated by modeling the command value at time ta and an actual operation speed of the axis corresponding to the plurality of driving units at time ta Based on the difference, the difference between the time ta and the time t at which the command value corresponding to the actual operation speed at the time ta is output at the modeled target speed is calculated as a servo delay time, Of the calculated servo delay times for each axis, the one with the shortest servo delay time is determined as the reference time T, and the compensation amount for each axis is determined based on the calculated servo delay time for each axis and the determined reference time. A robot that controls the operation of the robot by calculating and giving a command value reflecting the determined compensation amount for each axis to each of the plurality of driving units and interlocking the plurality of driving units. Operation control method of.
請求項4に記載したロボットの動作制御方法において、
決定した軸毎の補償量と計算した軸毎のサーボ遅れ時間とに基づいて軌跡誤差を推定し、その推定した軌跡誤差を判定し、その推定した軌跡誤差が許容値以上であることを判定したときに、前記ロボットの動作速度を低減させることを特徴とするロボットの動作制御方法。
In the robot operation control method according to claim 4,
A trajectory error is estimated based on the determined compensation amount for each axis and the calculated servo delay time for each axis, the estimated trajectory error is determined, and it is determined that the estimated trajectory error is greater than or equal to an allowable value. Sometimes, the robot operation control method is characterized by reducing the operation speed of the robot.
請求項4又は5に記載したロボットの動作制御方法において、
前記複数の駆動部に対応する軸毎に、前記指令値を多項式で補間することで、前記指令値に対する目標軌跡と実際の動作軌跡との差をサーボ遅れ時間として計算することを特徴とするロボットの動作制御方法。
The robot motion control method according to claim 4 or 5,
A robot that calculates a difference between a target locus for the command value and an actual motion locus as a servo delay time by interpolating the command value with a polynomial for each axis corresponding to the plurality of driving units. Operation control method.
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