JP2013198959A - Manipulator attitude warning device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マニピュレータの姿勢警告装置に関するものである。 The present invention relates to a posture warning device for a manipulator.
マニピュレータの可搬質量内ではあるものの、重心位置によりツール姿勢制御軸の許容負荷モーメントを若干超えるような負荷をツール姿勢制御軸のアームに搭載した場合、当該ツール姿勢制御軸のモータ及び減速機の通常の仕様範囲外の劣化・損傷を防ぐために、ツールの姿勢範囲の制限が必要となる。すなわち、ツール姿勢制御軸の回転中心とツールの重心位置を結ぶ直線と重力方向との角度が制限角度を超えないようにする必要がある。 When a load that slightly exceeds the allowable load moment of the tool attitude control shaft due to the center of gravity position is mounted on the arm of the tool attitude control axis, although it is within the load capacity of the manipulator, the motor and reducer of the tool attitude control axis In order to prevent deterioration and damage outside the normal specification range, it is necessary to limit the posture range of the tool. That is, it is necessary to prevent the angle between the straight line connecting the rotation center of the tool attitude control axis and the center of gravity of the tool and the direction of gravity from exceeding the limit angle.
従来は、上記制限角度を超えないようにするために下記の２つの方法が知られている。１つ目は、計算によって求めた制限角度を超えない範囲で作業者が、目視により、或いはそれに準ずる手段により判断して教示するという、運用方法による方法である（以下、従来技術１という）。２つ目は、マニピュレータの制御プログラムに従って、ロボット制御装置がマニピュレータの先端に取り付けた付加物の質量と重心位置等に基づいて、各軸に負荷される静的モーメントを求め、静的モーメントが、減速機或いはモータの定格値を超える場合は、アラーム出力或いはマニピュレータの動作停止を行う方法である（特許文献１参照、以下、従来技術２という）。 Conventionally, the following two methods are known in order not to exceed the limit angle. The first is a method based on an operation method in which an operator judges and teaches visually or by means equivalent to that within a range not exceeding the limit angle obtained by calculation (hereinafter referred to as Prior Art 1). Second, according to the control program of the manipulator, the static moment applied to each axis is obtained based on the mass of the appendage attached to the tip of the manipulator by the robot controller and the position of the center of gravity. When the rated value of the reduction gear or the motor is exceeded, an alarm is output or the operation of the manipulator is stopped (refer to Patent Document 1, hereinafter referred to as Prior Art 2).
従来技術１は、人の意識・判断によるところが大きく、また、ツール姿勢制御軸の回転中心とツールの重心位置を結ぶ直線と重力方向とがなす角度を目視確認することが困難なため、マニピュレータの姿勢制限の確実性が乏しい問題がある。また、従来技術２は、複雑な制御が必要であるためにロボット制御装置の演算負荷を増大させ、基本のマニピュレータの姿勢制御能力への悪影響が懸念される一方、仕様範囲内のツールを搭載した通常の用途では、前記静的モーメントの演算は不要な機能である。 Since the prior art 1 largely depends on human consciousness and judgment, and it is difficult to visually confirm the angle formed by the straight line connecting the rotation center of the tool attitude control axis and the center of gravity of the tool and the direction of gravity, the manipulator There is a problem that the certainty of posture restriction is poor. In addition, since the conventional technique 2 requires complicated control, the calculation load of the robot controller increases, and there is a concern about the adverse effect on the attitude control ability of the basic manipulator. In a normal application, the calculation of the static moment is an unnecessary function.
本発明の目的は、教示作業者にエンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができるとともに、マニピュレータの姿勢制御を行う制御プログラムに、複雑な処理を組み込むことなく、標準仕様の制御プログラムの機能範囲内でのマニピュレータの姿勢制限を可能にすることができるマニピュレータの姿勢警告装置を提供することにある。 The object of the present invention is to inform the teaching worker that the tilt angle of the end effector is over the limit angle, and without incorporating complicated processing into the control program for controlling the attitude of the manipulator. An object of the present invention is to provide a manipulator posture warning device capable of restricting the posture of a manipulator within a functional range of a control program.
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、マニピュレータの先端に対してエンドエフェクタが取り付けられ、前記エンドエフェクタに、エンドエフェクタの傾斜角度を検出する傾斜センサが取り付けられ、前記傾斜センサが検出した傾斜角度が閾値を超えた際、警告信号を出力する出力部と、前記出力部の警告信号に応じて、警告作動する警告作動部を備えることをマニピュレータの姿勢警告装置を要旨としている。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is characterized in that an end effector is attached to a tip of a manipulator, and an inclination sensor for detecting an inclination angle of the end effector is attached to the end effector. A manipulator posture warning device comprising: an output unit that outputs a warning signal when a tilt angle detected by the tilt sensor exceeds a threshold value; and a warning operation unit that operates a warning according to the warning signal of the output unit. It is said.
請求項２の発明は、請求項１において、前記警告作動部が警告を報知する報知部であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２において、ティーチングプレイバック方式で前記マニピュレータを制御する制御部と、前記制御部に接続されて、ティーチングを行う教示装置を備え、前記警告作動部は、前記制御部であって、前記警告信号に基づいて、前記マニピュレータを停止することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the warning operation unit is a notification unit that notifies a warning.
According to a third aspect of the present invention, there is provided the control unit according to the first or second aspect, comprising a control unit that controls the manipulator by a teaching playback method, and a teaching device that is connected to the control unit and performs teaching. Is the control unit, and stops the manipulator based on the warning signal.
請求項４の発明は、請求項３において、前記警告作動部が、前記教示装置に設けられた表示部であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, the warning operation unit is a display unit provided in the teaching device.
請求項１の発明によれば、教示作業者にエンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができるとともに、マニピュレータの姿勢制御を行う制御プログラムに、複雑な処理を組み込む必要がないので、ロボット制御装置の演算負荷も増大することがなく、標準仕様の制御プログラムの機能範囲内でのマニピュレータの姿勢制限を可能にすることができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to inform the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle, and it is not necessary to incorporate complicated processing into the control program for controlling the attitude of the manipulator. Therefore, the calculation load of the robot control device does not increase, and the posture of the manipulator can be limited within the functional range of the standard control program.
請求項２の発明によれば、教示作業者に対して報知部の警告報知により、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができる。
請求項３の発明によれば、マニピュレータが停止することにより、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができ、また、マニピュレータが停止することにより、エンドエフェクタを作動する減速機、モータの負荷の抑制ができ、モータ及び減速機の通常の仕様範囲外の劣化・損傷を防止できる。
According to the second aspect of the present invention, it is possible to notify the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle by warning notification from the notification unit.
According to the invention of claim 3, when the manipulator is stopped, it can be notified that the inclination angle of the end effector is over the limit angle, and when the manipulator is stopped, the speed reducer that operates the end effector. The motor load can be suppressed, and deterioration and damage outside the normal specification range of the motor and the speed reducer can be prevented.
請求項４の発明によれば、教示作業者に対して表示部の表示による警告報知により、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができる。 According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to inform the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle by warning notification by display on the display unit.
以下、本発明のマニピュレータの姿勢警告装置をロボット制御装置に具体化した第１実施形態を図１、図２を参照して説明する。
図１に示すロボット制御装置１０は、ティーチングプレイバック方式で溶接用トーチ２９を備えた６軸のマニピュレータ２０を制御するためのものである。ロボット制御装置１０は、ＣＰＵからなるシステムコントロール部１１、ロボットの作業プログラム等のティーチングデータを格納する記憶部１２、マニピュレータ２０を制御するモーション制御部１３、後述する傾斜センサ３０が検出した溶接用トーチ２９の傾斜角度検出信号が後述する閾値を超えたか否かを判定する判定部１４、後述する傾斜センサ３０からの傾斜角度検出信号を入力するためのインターフェイス１５を備えている。教示点等のティーチングデータは、教示装置としてのティーチペンダントＴＰを介して入力され、システムコントロール部１１は、入力されたティーチングデータを記憶部１２に格納する。
Hereinafter, a first embodiment in which a manipulator posture warning device of the present invention is embodied in a robot control device will be described with reference to FIGS.
A robot control apparatus 10 shown in FIG. 1 is for controlling a six-axis manipulator 20 having a welding torch 29 in a teaching playback system. The robot control apparatus 10 includes a system control unit 11 including a CPU, a storage unit 12 that stores teaching data such as a robot work program, a motion control unit 13 that controls the manipulator 20, and a welding torch detected by an inclination sensor 30 described later. The determination unit 14 determines whether or not the 29 inclination angle detection signals exceed a threshold value described later, and an interface 15 for inputting an inclination angle detection signal from the inclination sensor 30 described later. Teaching data such as teaching points is input via a teaching pendant TP as a teaching device, and the system control unit 11 stores the input teaching data in the storage unit 12.
また、システムコントロール部１１は、ティーチペンダントＴＰからジョグ操作による操作指令が入力されると、モーション制御部１３にその操作指令を出力する。モーション制御部１３は制御部及び警告作動部に相当する。また、前記判定部１４は、出力部に相当する。 Further, when an operation command by jog operation is input from the teach pendant TP, the system control unit 11 outputs the operation command to the motion control unit 13. The motion control unit 13 corresponds to a control unit and a warning operation unit. The determination unit 14 corresponds to an output unit.
記憶部１２は、例えば、ハードディスク等の書き込み読出し可能な記憶装置により構成されている。また、ロボット制御装置１０は報知部１６を備えて、前記判定部１４と接続されている。報知部１６は、警告ランプ及びブザーからなり、警告作動部に相当する。 The storage unit 12 is configured by a storage device that can be written and read, such as a hard disk. In addition, the robot control device 10 includes a notification unit 16 and is connected to the determination unit 14. The notification unit 16 includes a warning lamp and a buzzer and corresponds to a warning operation unit.
マニピュレータ２０について説明すると、図１に示すようにマニピュレータ２０の旋回ベース２２は基台２１の上に取り付けられ、第１軸Ｊ１回りに旋回する。旋回ベース２２の上には下アーム２３が取り付けられ、第２軸Ｊ２回りに揺動する。下アーム２３の上端には上アーム２４が取り付けられ、第３軸Ｊ３回りに揺動する。上アーム２４の先端部には胴体２５が取り付けられて、上アーム２４の長手方向の第４軸Ｊ４回りに回転する。 The manipulator 20 will be described. As shown in FIG. 1, the turning base 22 of the manipulator 20 is attached on the base 21 and turns around the first axis J1. A lower arm 23 is mounted on the turning base 22 and swings around the second axis J2. An upper arm 24 is attached to the upper end of the lower arm 23 and swings around the third axis J3. A body 25 is attached to the tip of the upper arm 24 and rotates about a fourth axis J4 in the longitudinal direction of the upper arm 24.
胴体２５の先端部には揺動体２６が取り付けられて、第４軸Ｊ４に直交する第５軸Ｊ５回りに揺動する。揺動体２６の先端部には回転体２７が取り付けられて、第５軸Ｊ５に直交する第６軸Ｊ６回りに回転する。回転体２７には、取付ブラケット２８及を介して溶接用トーチ２９が取り付けられている。ここで、回転体２７、取付ブラケット２８及び溶接用トーチ２９はエンドエフェクタに相当する。また、溶接用トーチ２９はツールに相当する。第１軸Ｊ１乃至第６軸Ｊ６の各軸には、図示しない減速機を介したモータが設けられていて、ロボット制御装置１０のモーション制御部１３からの指令を入力して駆動される。回転体２７には、傾斜センサ３０が設けられている。傾斜センサ３０は２軸の傾斜角度が検出可能なセンサである。 An oscillating body 26 is attached to the tip of the body 25 and oscillates around a fifth axis J5 orthogonal to the fourth axis J4. A rotating body 27 is attached to the tip of the oscillating body 26 and rotates around a sixth axis J6 orthogonal to the fifth axis J5. A welding torch 29 is attached to the rotating body 27 via an attachment bracket 28 and the like. Here, the rotating body 27, the mounting bracket 28, and the welding torch 29 correspond to an end effector. Further, the welding torch 29 corresponds to a tool. Each of the first axis J1 to the sixth axis J6 is provided with a motor via a reduction gear (not shown), and is driven by inputting a command from the motion control unit 13 of the robot control device 10. A tilt sensor 30 is provided on the rotating body 27. The tilt sensor 30 is a sensor capable of detecting a biaxial tilt angle.
図３を参照して傾斜センサ３０が検出する傾斜角度を説明する。
図３の座標系は、ツール（溶接用トーチ２９）の所定部位を原点とした右手直交座標であるツール座標系を示し、ツール座標系のｚ軸は、溶接用トーチ２９の重心Ｇと第４軸Ｊ４と第５軸Ｊ５の交点Ｋを通過する鉛直軸Ｐと一致するように設定されている。
The inclination angle detected by the inclination sensor 30 will be described with reference to FIG.
The coordinate system of FIG. 3 shows a tool coordinate system that is a right-handed orthogonal coordinate with a predetermined part of the tool (welding torch 29) as the origin, and the z axis of the tool coordinate system is the center of gravity G of the welding torch 29 and the fourth. It is set to coincide with the vertical axis P passing through the intersection K between the axis J4 and the fifth axis J5.
溶接用トーチ２９の重心Ｇと前記交点Ｋを通過する直線をＬとし、直線Ｌがツール座標系のｘｚ平面上に含まれるときの、直線Ｌとｚ軸（鉛直軸Ｐ）とのなす角度をツール重心角度θとする。また、溶接用トーチ２９が、ｘｚ平面から移動して、その重心Ｇが図３に示すＧ１で示す位置に位置したとすると、交点Ｋと重心Ｇ１を結ぶ直線Ｌ１は図３に示すようになる。この直線Ｌ１を、ｘｚ平面上に投射したときの直線をＬｘｚとし、ｙｚ平面上に投射したときの直線をＬｙｚとする。 The straight line passing through the center of gravity G of the welding torch 29 and the intersection K is L, and the angle formed between the straight line L and the z axis (vertical axis P) when the straight line L is included in the xz plane of the tool coordinate system. The tool center-of-gravity angle θ is assumed. Further, if the welding torch 29 is moved from the xz plane and its center of gravity G is located at a position indicated by G1 shown in FIG. 3, a straight line L1 connecting the intersection K and the center of gravity G1 is as shown in FIG. . A straight line when the straight line L1 is projected on the xz plane is Lxz, and a straight line when the straight line L1 is projected on the yz plane is Lyz.
傾斜センサ３０は、鉛直軸Ｐと直線Ｌｘｚとなす傾斜角度αと、鉛直軸Ｐと直線Ｌｙｚとなす傾斜角度βの検出を行う。この傾斜センサ３０の傾斜角度検出信号は、電圧であるがここでは便宜的に傾斜角度α，βという。 The inclination sensor 30 detects an inclination angle α formed between the vertical axis P and the straight line Lxz and an inclination angle β formed between the vertical axis P and the straight line Lyz. Although the tilt angle detection signal of the tilt sensor 30 is a voltage, it is referred to herein as tilt angles α and β for convenience.
（第１実施形態の作用）
さて上記のように構成された、ロボット制御装置１０の作用を説明する。
図１に示すように教示作業者はティーチペンダントＴＰをジョグ操作することにより、ロボット制御装置１０に操作指令を送出すると、モーション制御部１３は、その操作指令に基づいてマニピュレータ２０を動作させる。また、傾斜センサ３０は、マニピュレータ２０の動作において、検出周期毎に傾斜角度α、βをロボット制御装置１０に送出する。
(Operation of the first embodiment)
Now, the operation of the robot control apparatus 10 configured as described above will be described.
As shown in FIG. 1, when the teaching worker jogs the teach pendant TP and sends an operation command to the robot controller 10, the motion control unit 13 operates the manipulator 20 based on the operation command. In addition, the tilt sensor 30 sends the tilt angles α and β to the robot controller 10 for each detection cycle in the operation of the manipulator 20.
判定部１４は、検出周期毎に、それぞれ前記傾斜角度αが閾値αｒを超えたか否かの判定と、傾斜角度βが閾値βｒを超えたか否かの判定を行う。なお、閾値αｒ及び閾値βｒは、以下のように設定される。すなわち、第４軸Ｊ４および第５軸Ｊ５の許容負荷モーメントが略同一値である場合、閾値αｒは、第５軸Ｊ５に負荷される静的モーメントが、第５軸Ｊ５を回転駆動するモータ及び減速機の定格（許容負荷モーメント）を超えるときの角度に設定されている。また、閾値βｒは、第４軸Ｊ４に負荷される静的モーメントが、第４軸Ｊ４を回転駆動するモータ及び減速機の定格（許容負荷モーメント）を超えるときの角度に設定されている。なお、第６軸Ｊ６の角度によっては、第４軸Ｊ４と第５軸Ｊ５に対して負荷される静的モーメントが入れ替わることがある。特に、第４軸Ｊ４および第５軸Ｊ５の各許容負荷モーメントに相違がある場合において、上述した閾値αｒおよびβｒをそれぞれの軸に設定すると、第６軸Ｊ６の角度によっては、負荷される静的モーメントが入れ替わることにより、片方の軸が許容負荷モーメントを越えることが想定される。したがって、第４軸Ｊ４および第５軸Ｊ５の許容負荷モーメントに相違がある場合は、より小さい許容負荷モーメントを持つ軸に設定されるべき閾値を、第４軸Ｊ４または第５軸Ｊ５の共通の閾値として設定するとよい。 The determination unit 14 determines whether or not the inclination angle α exceeds a threshold value αr and determines whether or not the inclination angle β exceeds a threshold value βr for each detection cycle. The threshold value αr and the threshold value βr are set as follows. That is, when the allowable load moments of the fourth axis J4 and the fifth axis J5 are substantially the same value, the threshold value αr is a motor that rotates the fifth axis J5 by a static moment applied to the fifth axis J5. The angle is set when the reduction gear rating (allowable load moment) is exceeded. The threshold value βr is set to an angle at which the static moment loaded on the fourth axis J4 exceeds the rating (allowable load moment) of the motor and the speed reducer that rotationally drives the fourth axis J4. Depending on the angle of the sixth axis J6, the static moment applied to the fourth axis J4 and the fifth axis J5 may be switched. In particular, when there is a difference between the allowable load moments of the fourth axis J4 and the fifth axis J5, if the above-described threshold values αr and βr are set for the respective axes, depending on the angle of the sixth axis J6, It is assumed that one of the axes exceeds the allowable load moment due to the exchange of the moment. Therefore, when there is a difference between the allowable load moments of the fourth axis J4 and the fifth axis J5, the threshold value to be set for the axis having the smaller allowable load moment is set to a value common to the fourth axis J4 or the fifth axis J5. It may be set as a threshold value.
前記判定部１４は、前記傾斜角度αが閾値αｒを超えていると判定した場合、または、傾斜角度βが閾値βｒを超えていると判定した場合は、報知部１６に警告信号を出力して、その旨を報知させる。すなわち、警告ランプを点灯するとともにブザーを鳴動させる。 When the determination unit 14 determines that the inclination angle α exceeds the threshold value αr, or determines that the inclination angle β exceeds the threshold value βr, the determination unit 14 outputs a warning signal to the notification unit 16. , To that effect. That is, the warning lamp is turned on and the buzzer is sounded.
あわせて、前記判定部１４は、システムコントロール部１１にモーション制御部１３に警告信号を出力し、モーション制御部１３のマニピュレータ２０に対する作動を停止させる。さらに、システムコントロール部１１に、傾斜角度α，βのいずれが閾値を超えたかの報知信号を出力する。システムコントロール部１１は、その報告信号をティーチペンダントＴＰに出力し、その報告信号に基づいて、ティーチペンダントＴＰが備える表示装置１７にいずれの傾斜角度α，βのいずれが閾値を超えたかを表示し、教示作業者に報知する。表示装置１７は、表示部に相当する。 In addition, the determination unit 14 outputs a warning signal to the motion control unit 13 to the system control unit 11 and stops the operation of the motion control unit 13 with respect to the manipulator 20. Furthermore, a notification signal indicating which of the inclination angles α and β has exceeded the threshold is output to the system control unit 11. The system control unit 11 outputs the report signal to the teach pendant TP, and displays which of the tilt angles α and β exceeds the threshold value on the display device 17 provided in the teach pendant TP based on the report signal. , Notify the teaching worker. The display device 17 corresponds to a display unit.
この結果、教示作業者は、報知部１６の報知作動及びマニピュレータ２０の停止により、負荷が許容負荷モーメントを超えた傾斜角度に達したため、停止したことが分かるとともに、ティーチペンダントＴＰの表示装置１７の表示により、どの傾斜角度が閾値を超えたかが分かる。 As a result, the teaching operator knows that the load has reached an inclination angle exceeding the allowable load moment due to the notification operation of the notification unit 16 and the stop of the manipulator 20, so that it is stopped, and the teaching pendant TP display device 17 The display shows which inclination angle has exceeded the threshold value.
本実施形態によれば、下記の特徴がある。
（１） 本実施形態のロボット制御装置は姿勢警告装置として、マニピュレータ２０の先端に対して、回転体２７、取付ブラケット２８及び溶接用トーチ２９（エンドエフェクタ）が取り付けられ、回転体２７（エンドエフェクタ）に、エンドエフェクタの傾斜角度を検出する傾斜センサ３０が取り付けられ、傾斜センサ３０が検出した傾斜角度α，βが閾値αｒ，βｒを超えた際、警告信号を出力する判定部１４（出力部）と、判定部１４（出力部）の警告信号に応じて、警告作動する報知部１６（警告作動部）を備える。
The present embodiment has the following features.
(1) The robot control device of the present embodiment is a posture warning device in which a rotating body 27, a mounting bracket 28, and a welding torch 29 (end effector) are attached to the tip of the manipulator 20, and the rotating body 27 (end effector) ) Is attached with a tilt sensor 30 for detecting the tilt angle of the end effector, and when the tilt angles α and β detected by the tilt sensor 30 exceed the threshold values αr and βr, a determination unit 14 (output unit) that outputs a warning signal ) And a notification unit 16 (warning operation unit) that performs a warning operation according to a warning signal from the determination unit 14 (output unit).
この結果、本実施形態によれば、教示作業者にエンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができるとともに、マニピュレータ２０の姿勢制御を行うプログラムに、複雑な処理を組み込む必要がないのでロボット制御装置の演算負荷も増大することがなく、標準仕様の制御プログラムの機能範囲内でのマニピュレータの姿勢制限を可能にすることができる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to notify the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle, and it is necessary to incorporate complicated processing into the program for controlling the attitude of the manipulator 20. Therefore, the calculation load of the robot controller does not increase, and the manipulator posture can be restricted within the functional range of the standard control program.
（２） 本実施形態の姿勢警告装置において、報知部１６は、警告作動部として警告を報知する。この結果、本実施形態の姿勢警告装置によれば、教示作業者に対して報知部１６の警告報知により、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができる。 (2) In the posture warning device of the present embodiment, the notification unit 16 notifies a warning as a warning operation unit. As a result, according to the posture warning device of the present embodiment, it is possible to notify the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle by warning notification of the notification unit 16.
（３） 本実施形態の姿勢警告装置は、ティーチングプレイバック方式でマニピュレータ２０を制御するロボット制御装置１０であり、ロボット制御装置１０のモーション制御部１３（制御部）は、警告作動部として警告信号に基づいて、マニピュレータ２０を停止する。この結果、マニピュレータが停止することにより、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができ、また、マニピュレータが停止することにより、エンドエフェクタを作動する減速機、モータの負荷の抑制ができ、モータ及び減速機の通常の仕様範囲外の劣化・損傷を防止できる。 (3) The posture warning device of the present embodiment is a robot control device 10 that controls the manipulator 20 by the teaching playback method, and the motion control unit 13 (control unit) of the robot control device 10 serves as a warning signal as a warning operation unit. Based on the above, the manipulator 20 is stopped. As a result, when the manipulator stops, it can be notified that the tilt angle of the end effector is over the limit angle, and when the manipulator stops, the speed reducer that operates the end effector and the control of the motor load are suppressed. It is possible to prevent deterioration and damage outside the normal specification range of the motor and the speed reducer.
（４） 本実施形態の姿勢警告装置は、ティーチペンダントＴＰ（教示装置）の表示装置１７（表示部）が、警告作動部として機能する。この結果、教示作業者に対して表示装置１７の表示による警告報知により、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができる。 (4) In the posture warning device of the present embodiment, the display device 17 (display unit) of the teach pendant TP (teaching device) functions as a warning operation unit. As a result, it is possible to inform the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle by warning notification by display on the display device 17.
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図４を参照して説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一符号を付して説明を省略し、異なる構成を中心に説明する。本実施形態では、第１実施形態の構成中、ロボット制御装置１０の判定部１４及び報知部１６が省略される代わりに、傾斜センサ３０は、姿勢警告装置４０に電気的に接続され、姿勢警告装置４０は、ロボット制御装置１０のインターフェイス１５に電気的に接続されているところが異なっている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted and it demonstrates centering on a different structure. In the present embodiment, instead of omitting the determination unit 14 and the notification unit 16 of the robot control device 10 in the configuration of the first embodiment, the tilt sensor 30 is electrically connected to the posture warning device 40, and the posture warning is performed. The device 40 is different in that it is electrically connected to the interface 15 of the robot controller 10.
姿勢警告装置４０は、ＣＰＵからなる判定部４１を備えており、傾斜センサ３０が検出した溶接用トーチ２９の傾斜角度検出信号（傾斜角度α，β）が第１実施形態の判定部１４と同様に閾値を超えたか否かを判定するようにされている。判定部４１は、出力部に相当する。また、姿勢警告装置４０は、報知部４２を備えている。報知部４２は、警告ランプ及びブザーからなり、警告作動部に相当する。 The posture warning device 40 includes a determination unit 41 including a CPU, and the inclination angle detection signals (inclination angles α and β) of the welding torch 29 detected by the inclination sensor 30 are the same as those of the determination unit 14 of the first embodiment. It is determined whether or not the threshold value has been exceeded. The determination unit 41 corresponds to an output unit. In addition, the posture warning device 40 includes a notification unit 42. The notification unit 42 includes a warning lamp and a buzzer and corresponds to a warning operation unit.
（第２実施形態の作用）
次に、第２実施形態の作用を説明する。
図４に示すように教示作業者が、第１実施形態と同様にティーチペンダントＴＰをジョグ操作してマニピュレータ２０を動作させると、傾斜センサ３０は、マニピュレータ２０の動作において、検出周期毎に傾斜角度α、βをロボット制御装置１０に送出する。
(Operation of Second Embodiment)
Next, the operation of the second embodiment will be described.
As shown in FIG. 4, when the teaching worker jogs the teach pendant TP and operates the manipulator 20 in the same manner as in the first embodiment, the tilt sensor 30 is tilted at every detection cycle in the operation of the manipulator 20. α and β are sent to the robot controller 10.
姿勢警告装置４０は、傾斜センサ３０の検出周期毎に、それぞれ前記傾斜角度αが閾値αｒを超えたか否かの判定と、傾斜角度βが閾値βｒを超えたか否かの判定を行う。姿勢警告装置４０は、前記傾斜角度αが閾値αｒを超えていると判定した場合、または、傾斜角度βが閾値βｒを超えていると判定した場合は、報知部４２に警告信号を出力して、その旨を報知させる。すなわち、報知部４２の警告ランプを点灯するとともにブザーを鳴動させる。 At each detection cycle of the tilt sensor 30, the posture warning device 40 determines whether or not the tilt angle α exceeds a threshold value αr and determines whether or not the tilt angle β exceeds a threshold value βr. The posture warning device 40 outputs a warning signal to the notification unit 42 when it is determined that the inclination angle α exceeds the threshold value αr or when the inclination angle β is determined to exceed the threshold value βr. , To that effect. That is, the warning lamp of the notification unit 42 is turned on and the buzzer is sounded.
あわせて、姿勢警告装置４０は、ロボット制御装置１０に警告信号を出力する。システムコントロール部１１は、その警告信号をモーション制御部１３に出力し、モーション制御部１３のマニピュレータ２０に対する作動を停止させる。さらに、システムコントロール部１１に、傾斜角度α，βのいずれが閾値を超えたかの報知信号を出力する。システムコントロール部１１は、その報告信号をティーチペンダントＴＰに出力し、その報告信号に基づいて、ティーチペンダントＴＰが備える表示装置１７にいずれの傾斜角度α，βのいずれが閾値を超えたかを表示し、教示作業者に報知する。表示装置１７は、表示部に相当する。 In addition, the posture warning device 40 outputs a warning signal to the robot control device 10. The system control unit 11 outputs the warning signal to the motion control unit 13 and stops the operation of the motion control unit 13 with respect to the manipulator 20. Furthermore, a notification signal indicating which of the inclination angles α and β has exceeded the threshold is output to the system control unit 11. The system control unit 11 outputs the report signal to the teach pendant TP, and displays which of the tilt angles α and β exceeds the threshold value on the display device 17 provided in the teach pendant TP based on the report signal. , Notify the teaching worker. The display device 17 corresponds to a display unit.
本実施形態によれば、第１実施形態の（４）の効果の他に下記の特徴がある。
（１） 本実施形態の姿勢警告装置では、マニピュレータ２０の先端に対して、回転体２７、取付ブラケット２８及び溶接用トーチ２９（エンドエフェクタ）が取り付けられ、回転体２７（エンドエフェクタ）に、エンドエフェクタの傾斜角度を検出する傾斜センサ３０が取り付けられ、傾斜センサ３０が検出した傾斜角度α，βが閾値αｒ，βｒを超えた際、警告信号を出力する判定部４１（出力部）と、判定部４１（出力部）の警告信号に応じて、警告作動する報知部４２（警告作動部）を備える。
According to this embodiment, in addition to the effect (4) of the first embodiment, there are the following features.
(1) In the posture warning device of the present embodiment, the rotating body 27, the mounting bracket 28, and the welding torch 29 (end effector) are attached to the tip of the manipulator 20, and the end of the rotating body 27 (end effector) is connected to the end. A determination unit 41 (output unit) that outputs a warning signal when a tilt sensor 30 that detects the tilt angle of the effector is attached and the tilt angles α and β detected by the tilt sensor 30 exceed the threshold values αr and βr; In response to a warning signal from the unit 41 (output unit), a notification unit 42 (warning operation unit) that performs a warning operation is provided.
この結果、本実施形態によれば、教示作業者にエンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができるとともに、マニピュレータ２０の姿勢制御を行うプログラムに、複雑な処理を組み込む必要がないので、ロボット制御装置の演算負荷も増大することがなく、標準仕様の制御プログラムの機能範囲内でのマニピュレータの姿勢制限を可能にすることができる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to notify the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle, and it is necessary to incorporate complicated processing into the program for controlling the attitude of the manipulator 20. Therefore, the calculation load of the robot controller does not increase, and the manipulator posture can be restricted within the functional range of the standard control program.
（２） 本実施形態の姿勢警告装置において、報知部４２は、警告作動部として警告を報知する。この結果、本実施形態の姿勢警告装置によれば、教示作業者に対して報知部４２の警告報知により、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができる。 (2) In the posture warning device of the present embodiment, the notification unit 42 notifies a warning as a warning operation unit. As a result, according to the posture warning device of the present embodiment, it is possible to inform the teaching worker that the inclination angle of the end effector is over the limit angle by warning notification from the notification unit 42.
（３） 本実施形態の姿勢警告装置では、ロボット制御装置１０のモーション制御部１３（制御部）は、警告作動部として、警告信号に基づいて、マニピュレータ２０を停止する。この結果、マニピュレータが停止することにより、エンドエフェクタの傾斜角度が制限角度オーバーであることを伝えることができ、また、マニピュレータが停止することにより、エンドエフェクタを作動する減速機、モータの負荷の抑制ができ、モータ及び減速機の通常の仕様範囲外の劣化・損傷を防止できる。 (3) In the posture warning device of the present embodiment, the motion control unit 13 (control unit) of the robot control device 10 stops the manipulator 20 based on the warning signal as a warning operation unit. As a result, when the manipulator stops, it can be notified that the tilt angle of the end effector is over the limit angle, and when the manipulator stops, the speed reducer that operates the end effector and the control of the motor load are suppressed. It is possible to prevent deterioration and damage outside the normal specification range of the motor and the speed reducer.
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように構成してもよい。
・ 前記実施形態では、警告を発するか否かを判定するための閾値αｒおよび閾値βｒとして、計算された閾値を設定するようにした。計算された閾値を設定する代わりに、負荷検出モニタを設け、このモニタを見ながら、許容できないレベルの負荷が発生するタイミングを作業者が判断し、作業者自身の手により設定できるように構成してもよい。すなわち、作業者は、マニピュレータのエンドエフェクタの角度を徐々に変更しながら負荷モーメントの検出値をモニタしておき、負荷モーメントが許容できないレベルに到達したタイミングを教示する。ロボット制御装置は、このタイミングでの値をハードディスクに記憶して閾値αｒおよび閾値βｒを設定する。このようにすることで、マニピュレータの個体差に応じた姿勢制限を可能にすることができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, You may comprise as follows.
In the embodiment, the calculated threshold values are set as the threshold value αr and the threshold value βr for determining whether or not to issue a warning. Instead of setting the calculated threshold value, a load detection monitor is provided so that the operator can determine the timing at which an unacceptable level of load occurs and can set it manually by the operator. May be. That is, the operator monitors the detected value of the load moment while gradually changing the angle of the end effector of the manipulator, and teaches the timing when the load moment reaches an unacceptable level. The robot controller stores the value at this timing in the hard disk and sets the threshold value αr and the threshold value βr. By doing in this way, posture restriction according to individual differences of manipulators can be made possible.
・ 前記実施形態では、傾斜センサ３０は、回転体２７に取り付けたが、取付ブラケット２８、または溶接用トーチ２９に取り付けるようにしてもよい。
・ 前記報知部１６は、警告ランプまたはブザーのいずれか一方にしてもよい。
In the embodiment, the inclination sensor 30 is attached to the rotating body 27, but may be attached to the attachment bracket 28 or the welding torch 29.
The notification unit 16 may be either a warning lamp or a buzzer.
・ 前記報知部１６による警告ランプの色は、傾斜角度α、βのどちらが閾値を越えたかによって変更してもよい。具体的には、傾斜角度αが閾値αｒを越えたときはランプを黄色に発光させ、傾斜角度βが閾値βｒを越えたときは燈色に発光させるようにしてもよい。もちろん、警告ランプの色を変更する代わりに、警告ランプ自体を２つ設け、いずれかを点灯させるようにしても良い。 The color of the warning lamp by the notification unit 16 may be changed depending on which of the inclination angles α and β exceeds the threshold value. Specifically, when the inclination angle α exceeds the threshold value αr, the lamp may emit yellow, and when the inclination angle β exceeds the threshold value βr, the lamp may emit blue. Of course, instead of changing the color of the warning lamp, two warning lamps may be provided and one of them may be lit.
・ 前記各実施形態では、傾斜センサ３０は２軸の傾斜センサとして、傾斜角度α、βを検出するようにしたが、１軸の傾斜センサでもよい。この場合、傾斜角度αまたは傾斜角度βを検出するものとする。 In each of the above embodiments, the tilt sensor 30 detects the tilt angles α and β as a biaxial tilt sensor, but may be a uniaxial tilt sensor. In this case, the inclination angle α or the inclination angle β is detected.
・ 前記実施形態では、６軸の溶接ロボットであるマニピュレータ２０のエンドエフェクタの傾斜角度を検出するようにしたが、６軸のロボットに限定するものではなく、１軸ないし複数軸のツール姿勢制御軸を有するロボットや自動機械に具体化してもよい。 In the above-described embodiment, the inclination angle of the end effector of the manipulator 20 that is a six-axis welding robot is detected. However, the present invention is not limited to the six-axis robot. It may be embodied in a robot or an automatic machine having
・ また、マニピュレータは溶接ロボットのマニピュレータに限定されるものではなく、他の産業用ロボットのマニピュレータに具体化してもよい。 Further, the manipulator is not limited to the manipulator of the welding robot, and may be embodied as a manipulator of another industrial robot.
α，β…傾斜角度、αｒ，βｒ…閾値、
１０…ロボット制御装置、１３…モーション制御部（制御部、警告作動部）、
１４…判定部（出力部）、１６…報知部（警告作動部）、
２０…マニピュレータ、３０…傾斜センサ、
４１…判定部（出力部）、４２…報知部（警告作動部）。
α, β: inclination angle, αr, βr: threshold,
10 ... Robot control device, 13 ... Motion control unit (control unit, warning operation unit),
14 ... determination unit (output unit), 16 ... notification unit (warning operation unit),
20 ... Manipulator, 30 ... Tilt sensor,
41: determination unit (output unit), 42: notification unit (warning operation unit).
Claims (4)
前記出力部の警告信号に応じて、警告作動する警告作動部を備えることを特徴とするマニピュレータの姿勢警告装置。 An end effector is attached to the tip of the manipulator, and an inclination sensor that detects the inclination angle of the end effector is attached to the end effector, and a warning signal is output when the inclination angle detected by the inclination sensor exceeds a threshold value. An output unit to
A manipulator posture warning device comprising a warning operation unit that performs a warning operation in response to a warning signal of the output unit.
前記制御部に接続されて、ティーチングを行う教示装置を備え、
前記警告作動部は、前記制御部であって、前記警告信号に基づいて、前記マニピュレータを停止することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のマニピュレータの姿勢警告装置。 A control unit for controlling the manipulator by a teaching playback method;
A teaching device connected to the control unit for teaching;
The manipulator posture warning device according to claim 1, wherein the warning operation unit is the control unit, and stops the manipulator based on the warning signal.
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| KR102613784B1 (en) * | 2022-04-14 | 2023-12-14 | 주식회사 나우로보틱스 | Industrial multi-joint robot for warning of overoperation |
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