JP2013206426A - Robot control device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot control device with which track error can be further reduced in the case where multiaxial synchronous operation of a robot is performed.SOLUTION: A control device 20 performs control so that multiple joints of a robot operate synchronously, by executing an operation program. A CPU 21 reads commands included in the operation program in sequence. If the read command is an operation command, the CPU 21 estimates lost motion that occurs when the previously executed operation command and the currently read operation command are executed in sequence, according to the operation commands. The CPU 21 reduces the lost motion according to the currently read operation command and the estimated lost motion, and then creates an operation pattern for allowing the multiple joints to operate synchronously and executes the created operation pattern.

Description

本発明は、ロボットの制御装置に関する。   The present invention relates to a robot control apparatus.

従来、X軸及びY軸の送り軸を有するテーブルにおいて、軸移動方向の反転時に電動機に対してロストモーション分の移動指令を加えるものがある(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載のものによれば、移動方向の反転時における電動機のロストモーション分の移動時間を短縮することができ、多軸同期動作時の軌跡誤差を縮小することができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, some tables having X-axis and Y-axis feed axes add a motion command for lost motion to an electric motor when the axis movement direction is reversed (see, for example, Patent Document 1). According to the device described in Patent Document 1, it is possible to shorten the movement time corresponding to the lost motion of the electric motor when the moving direction is reversed, and to reduce the trajectory error during the multi-axis synchronous operation.

特公平7−19180号公報Japanese Patent Publication No. 7-19180

しかしながら、特許文献1に記載のものでは、送り軸の移動方向の反転が指令された後に、電動機に対してロストモーション分の移動指令を加えている。このため、ロストモーション分の移動時間を短縮することはできるものの、多軸同期動作時の軌跡誤差を縮小するには限度がある。   However, in the thing of patent document 1, after the reversal | inversion of the moving direction of a feed shaft is instruct | indicated, the movement command for a lost motion is added with respect to an electric motor. For this reason, although the movement time for the lost motion can be shortened, there is a limit in reducing the trajectory error during the multi-axis synchronous operation.

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ロボットの多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することのできるロボットの制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a robot control device that can further reduce the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot.

第1の手段は、動作プログラムを実行することにより、ロボットの複数の関節を同期動作させる制御装置であって、前記動作プログラムに含まれる指令を順次読み込む読込部と、前記読込部により読み込まれた前記指令が動作指令である場合に、前記読込部により前記動作指令が読み込まれる前に実行された動作指令と前記読込部により読み込まれた前記動作指令とに基づいて、それらの動作指令が連続して実行される際に発生するロストモーションを推定する推定部と、前記読込部により読み込まれた前記動作指令及び前記推定部により推定された前記ロストモーションに基づいて、前記ロストモーションを縮小させてから前記複数の関節を同期動作させる動作パターンを作成する作成部と、前記作成部により作成された前記動作パターンを実行する実行部と、を備えることを特徴とする。   A first means is a control device that synchronously operates a plurality of joints of a robot by executing an operation program, a reading unit that sequentially reads commands included in the operation program, and a read unit that is read by the reading unit When the command is an operation command, based on the operation command executed before the operation command is read by the reading unit and the operation command read by the reading unit, the operation commands are consecutive. An estimation unit that estimates a lost motion that occurs when executed, and the lost motion is reduced based on the operation command read by the reading unit and the lost motion estimated by the estimation unit. A creation unit that creates an operation pattern for synchronously operating the plurality of joints, and the operation pattern created by the creation unit Characterized in that it comprises a an execution unit for executing.

上記構成によれば、読込部により、動作プログラムに含まれる指令が順次読み込まれる。読込部により読み込まれた指令が動作指令である場合に、推定部により、読込部により動作指令が読み込まれる前に実行された動作指令と読込部により読み込まれた動作指令とに基づいて、それらの動作指令が連続して実行される際に発生するロストモーションが推定される。そして、作成部により、読込部により読み込まれた動作指令及び推定部により推定されたロストモーションに基づいて、ロストモーションを縮小させてから複数の関節を同期動作させる動作パターンが作成される。   According to the above configuration, the commands included in the operation program are sequentially read by the reading unit. When the command read by the reading unit is an operation command, the estimation unit determines whether or not based on the operation command executed before the operation command is read by the reading unit and the operation command read by the reading unit. The lost motion that occurs when the motion command is continuously executed is estimated. Then, based on the motion command read by the reading unit and the lost motion estimated by the estimation unit, the creation unit creates a motion pattern that synchronizes the plurality of joints after reducing the lost motion.

すなわち、読込部により読み込まれた指令が動作指令である場合には、次の動作指令を実行するまでに時間がないため、予めロストモーションを縮小させる制御を含む動作パターンが作成される。その後、実行部により、作成部により作成された動作パターンが実行される。したがって、ロストモーションが縮小された後に動作指令が実際に実行されるようになり、ロボットの多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することができる。   That is, when the command read by the reading unit is an operation command, there is no time until the next operation command is executed, and thus an operation pattern including control for reducing the lost motion is created in advance. Thereafter, the operation pattern created by the creation unit is executed by the execution unit. Therefore, the operation command is actually executed after the lost motion is reduced, and the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot can be further reduced.

第2の手段では、前記作成部は、前記ロストモーションを縮小させる期間の終了部分に、前記複数の関節を同期動作させる期間の開始部分を重複させるように前記動作パターンを作成する。   In the second means, the creation unit creates the motion pattern so that a start portion of a period in which the plurality of joints are synchronously operated overlaps an end portion of the period in which the lost motion is reduced.

予めロストモーションを縮小させる制御を含む動作パターンが作成される場合には、動作指令に基づき複数の関節を同期動作させる時期が遅れることが懸念される。   When an operation pattern including control for reducing the lost motion is created in advance, there is a concern that the timing for synchronizing the plurality of joints based on the operation command may be delayed.

この点、上記構成によれば、作成部により、ロストモーションを縮小させる期間の終了部分に、複数の関節を同期動作させる期間の開始部分を重複させるように動作パターンが作成される。このため、動作指令に基づく同期動作の開始時期を早めることができ、ロストモーションの縮小から同期動作へと円滑に移行させることができる。   In this regard, according to the above configuration, the creation unit creates the motion pattern so that the start portion of the period in which the plurality of joints are operated synchronously overlaps the end portion of the period in which the lost motion is reduced. For this reason, the start time of the synchronous operation based on the operation command can be advanced, and the transition from the reduction of the lost motion to the synchronous operation can be smoothly performed.

第3の手段では、前記作成部は、前記ロストモーションが所定量未満に縮小された時に、前記複数の関節の同期動作を開始するように前記動作パターンを作成する。   In the third means, the creation unit creates the motion pattern so as to start the synchronous motion of the plurality of joints when the lost motion is reduced to less than a predetermined amount.

動作指令に基づく同期動作の開始時期を早める際にも、ロストモーションが十分に縮小されることが望ましい。   It is desirable that the lost motion be sufficiently reduced when the start timing of the synchronous operation based on the operation command is advanced.

この点、上記構成によれば、作成部により、ロストモーションが所定量未満に縮小された時に、複数の関節の同期動作を開始するように動作パターンが作成される。このため、動作指令に基づく同期動作の開始時期を早めつつ、ロストモーションを所定量未満に縮小することができる。   In this regard, according to the above-described configuration, when the lost motion is reduced to less than a predetermined amount, the creation pattern creates the motion pattern so as to start the synchronization operation of the plurality of joints. For this reason, the lost motion can be reduced to less than a predetermined amount while the start time of the synchronous operation based on the operation command is advanced.

第4の手段では、前記作成部は、前記ロストモーションを前記所定量未満に縮小するために最も長い時間を要する前記関節の動作時間に合わせて、他の関節の動作時間を延長するように前記動作パターンを作成する。   In the fourth means, the creation unit extends the operation time of the other joint in accordance with the operation time of the joint that takes the longest time to reduce the lost motion to less than the predetermined amount. Create an action pattern.

上記構成によれば、ロストモーションを所定量未満に縮小するために最も長い時間を要する関節の動作時間に合わせて、他の関節の動作時間が延長されるように動作パターンが作成される。このため、ロストモーションを確実に所定量未満に縮小させつつ、ロストモーションを縮小させる制御に要する時間を必要最小限とすることができる。   According to the above configuration, the motion pattern is created so that the motion time of the other joints is extended in accordance with the motion time of the joint that takes the longest time to reduce the lost motion to less than a predetermined amount. For this reason, it is possible to minimize the time required for the control to reduce the lost motion while reliably reducing the lost motion to less than a predetermined amount.

第5の手段では、前記作成部は、前記動作時間が延長された前記関節について、前記ロストモーションを前記所定量未満に縮小した後も更に縮小させるように前記動作パターンを作成する。   In the fifth means, the creation unit creates the motion pattern so that the lost motion is further reduced after the lost motion is reduced to less than the predetermined amount for the joint whose operation time is extended.

上記構成によれば、作成部により、動作時間が延長された関節について、ロストモーションを所定量未満に縮小した後も更に縮小させるように動作パターンが作成される。すなわち、動作時間が延長された関節では、ロストモーションを所定量未満に縮小させた後に、延長された動作時間を用いてロストモーションを更に縮小させている。その結果、ロボットの多軸同期動作時の軌跡誤差を一層縮小することができる。   According to the above configuration, the motion pattern is created by the creating unit so as to further reduce the lost motion after reducing the lost motion to less than a predetermined amount for the joint whose operating time is extended. That is, in a joint whose operation time is extended, after the lost motion is reduced to less than a predetermined amount, the lost motion is further reduced using the extended operation time. As a result, the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot can be further reduced.

第6の手段では、前記作成部は、前記ロストモーションを前記所定量未満に縮小する際に、最も長い時間を要する前記関節を最大限の速度で動作させるように前記動作パターンを作成する。   In a sixth means, the creation unit creates the motion pattern so as to operate the joint that takes the longest time at the maximum speed when the lost motion is reduced to less than the predetermined amount.

上記構成によれば、ロストモーションを上記所定量未満に縮小する際に、最も長い時間を要する関節を最大限の速度で動作させるように動作パターンが作成される。このため、ロストモーションを所定量未満に縮小するまでの時間を更に短縮することができる。   According to the above configuration, when the lost motion is reduced below the predetermined amount, the motion pattern is created so that the joint that requires the longest time is operated at the maximum speed. For this reason, it is possible to further shorten the time until the lost motion is reduced to less than a predetermined amount.

2つの動作指令が連続して実行される際に、関節の動作方向が反転する場合にロストモーションが発生する。また、ロストモーションの量は、互いに噛み合うギヤのバックラッシュ量に基づいて推定することができる。   When two motion commands are executed in succession, a lost motion occurs when the motion direction of the joint is reversed. Further, the amount of lost motion can be estimated based on the backlash amount of gears meshing with each other.

このため、第7の手段のように、各関節には、関節を動作させる駆動源であるサーボモータ、前記サーボモータの出力軸に設けられたギヤ、及び前記ギヤと噛み合うギヤを有する減速機が設けられており、前記推定部は、前記読込部により前記動作指令が読み込まれる前に動作指令が実行された際の前記サーボモータの回転方向と、前記読込部により読み込まれた前記動作指令が実行される際の前記サーボモータの回転方向とが反対となる関節を抽出し、前記抽出された関節について、その関節の前記サーボモータの前記ギヤと前記減速機の前記ギヤとのバックラッシュ量に基づいて、前記ロストモーションを推定するといった構成を採用することができる。   For this reason, as in the seventh means, each joint has a reduction gear having a servo motor as a drive source for operating the joint, a gear provided on the output shaft of the servo motor, and a gear meshing with the gear. The estimation unit is configured to execute a rotation direction of the servo motor when the operation command is executed before the operation command is read by the reading unit, and the operation command read by the reading unit. A joint having a rotation direction opposite to that of the servo motor is extracted, and the extracted joint is based on a backlash amount between the gear of the servo motor and the gear of the speed reducer. Thus, a configuration in which the lost motion is estimated can be employed.

第8の手段では、前記作成部は、前記推定部により抽出されて前記ロストモーションが推定された関節について、その関節の前記ロストモーションを縮小させるように前記サーボモータを回転させる速度変動パターンを作成する。   In an eighth means, the creation unit creates a speed fluctuation pattern for rotating the servo motor so as to reduce the lost motion of the joint, with respect to the joint extracted by the estimation unit and the lost motion is estimated. To do.

上記構成によれば、推定部により抽出されてロストモーションが推定された関節について、その関節の前記ロストモーションを縮小させるようにサーボモータを回転させる速度変動パターンが作成される。すなわち、ロストモーションを縮小させる必要のある関節が抽出され、その関節についてロストモーションを縮小させるサーボモータの速度変動パターンが作成される。したがって、対象となる関節のロストモーションを縮小させることができる。   According to the above configuration, a speed fluctuation pattern for rotating the servo motor is created for the joint extracted by the estimation unit and the lost motion is estimated so as to reduce the lost motion of the joint. That is, a joint that needs to reduce the lost motion is extracted, and a speed variation pattern of the servo motor that reduces the lost motion is created for the joint. Therefore, the lost motion of the target joint can be reduced.

ロボットの概要を示す正面図。The front view which shows the outline | summary of a robot. ロボットの制御装置及びその周辺構成を示す回路図。The circuit diagram which shows the control apparatus of a robot, and its periphery structure. 動作プログラムの一例を示す図。The figure which shows an example of an operation | movement program. 動作プログラムの他の例を示す図。The figure which shows the other example of an operation | movement program. 第1実施形態のロボット動作制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the robot operation control of 1st Embodiment. LMを解消する速度変動パターン作成の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the speed fluctuation pattern preparation which cancels LM. 第1関節及び第2関節の速度変動パターンを示すタイムチャート。The time chart which shows the speed fluctuation pattern of a 1st joint and a 2nd joint. LMを縮小させてから動作指令を実行する速度変動パターン作成の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the speed fluctuation pattern preparation which performs an operation command after reducing LM. 第1関節及び第2関節の速度変動パターンを示すタイムチャート。The time chart which shows the speed fluctuation pattern of a 1st joint and a 2nd joint. サーボモータ及びアームの回転角度を示すタイムチャート。The time chart which shows the rotation angle of a servomotor and an arm. ハンド部の動作軌跡を示す模式図。The schematic diagram which shows the operation | movement locus | trajectory of a hand part. サーボモータ及びアームの回転角度を示すタイムチャート。The time chart which shows the rotation angle of a servomotor and an arm. ハンド部の動作軌跡を示す模式図。The schematic diagram which shows the operation | movement locus | trajectory of a hand part. 第2実施形態のロボット動作制御の処理手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the process sequence of the robot operation control of 2nd Embodiment. 第2関節の速度変動パターンを示すタイムチャート。The time chart which shows the speed fluctuation pattern of a 2nd joint. サーボモータ及びアームの回転角度を示すタイムチャート。The time chart which shows the rotation angle of a servomotor and an arm. ハンド部の動作軌跡を示す模式図。The schematic diagram which shows the operation | movement locus | trajectory of a hand part.

(第1実施形態)
以下、垂直多関節型ロボットを動作させるロボットシステムに具体化した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態のロボットは、例えば産業用ロボットとして機械組立工場などの組立システムにて用いられる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment embodied in a robot system for operating a vertical articulated robot will be described with reference to the drawings. The robot of this embodiment is used in an assembly system such as a machine assembly factory as an industrial robot, for example.

はじめに、ロボット10の概要を図1に基づいて説明する。同図に示すように、ロボット10は、各関節の回転中心軸線として、第1軸線J1、第2軸線J2、第3軸線J3、第4軸線J4、第5軸線J5、第6軸線J6を有する6軸ロボットである。これら各軸線における各部の動作角度は、それぞれサーボモータ等からなる駆動源の駆動、及び減速機等による減速を通じて調整される。減速機として、例えば波動歯車式の減速機が採用されている。サーボモータの出力軸にはギヤが設けられており、このギヤと減速機のギヤとが噛み合っている。サーボモータは、いずれも正逆両方向の回転が可能であり、モータ駆動により原点位置を基準として各部が動作する。なお、各関節には、各軸線を中心として各部を滑らかに回転可能とする軸受け(軸受け手段)が設けられている。   First, an outline of the robot 10 will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the robot 10 has a first axis J1, a second axis J2, a third axis J3, a fourth axis J4, a fifth axis J5, and a sixth axis J6 as the rotation center axis of each joint. It is a 6-axis robot. The operating angle of each part in each axis is adjusted through driving of a driving source composed of a servo motor or the like and deceleration by a speed reducer or the like. For example, a wave gear type speed reducer is adopted as the speed reducer. A gear is provided on the output shaft of the servo motor, and this gear and the gear of the reduction gear are engaged with each other. Each servomotor can rotate in both forward and reverse directions, and each part operates based on the origin position by driving the motor. Each joint is provided with a bearing (bearing means) that can smoothly rotate each part about each axis.

ロボット10は、床に設置されており、第1軸線J1が鉛直方向へ延びている。ロボット10において、基台11は、床等に固定される固定部12と、その固定部12の上方に設けられる回転部13(第1回転部)とを有しており、回転部13が第1軸線J1を回転中心として水平方向に回転可能になっている。すなわち、回転部13は、第1軸線J1の方向に延びるとともに、固定部12により第1軸線J1を中心として回転可能に支持されている。   The robot 10 is installed on the floor, and the first axis J1 extends in the vertical direction. In the robot 10, the base 11 has a fixed portion 12 fixed to the floor or the like, and a rotating portion 13 (first rotating portion) provided above the fixed portion 12. It can be rotated in the horizontal direction around the one axis line J1. That is, the rotating portion 13 extends in the direction of the first axis J1 and is supported by the fixed portion 12 so as to be rotatable about the first axis J1.

下アーム15(第2回転部)が、水平方向に延びる第2軸線J2を回転中心として、時計回り方向又は反時計回り方向に回転可能に連結されている。すなわち、下アーム15は、第1軸線J1に直交する平面に含まれる第2軸線J2から離れる方向へ延びるとともに、回転部13により第2軸線J2を中心として回転可能に支持されている。下アーム15は、基本姿勢として鉛直方向に延びる向きに設けられている。   The lower arm 15 (second rotating portion) is coupled to be rotatable in a clockwise direction or a counterclockwise direction about a second axis J2 extending in the horizontal direction as a rotation center. That is, the lower arm 15 extends in a direction away from the second axis J2 included in the plane orthogonal to the first axis J1, and is supported by the rotating unit 13 so as to be rotatable about the second axis J2. The lower arm 15 is provided in a direction extending in the vertical direction as a basic posture.

下アーム15の上端部には、上アーム16が、水平方向に延びる第3軸線J3を回転中心として、時計回り方向又は反時計回り方向に回転可能に連結されている。すなわち、上アーム16は、第2軸線J2に平行な第3軸線J3から離れる方向へ延びるとともに、下アーム15により第3軸線J3を中心として回転可能に支持されている。上アーム16は、基本姿勢として水平方向に延びる向きに設けられている。   The upper arm 16 is coupled to the upper end portion of the lower arm 15 so as to be rotatable clockwise or counterclockwise about a third axis J3 extending in the horizontal direction. That is, the upper arm 16 extends in a direction away from the third axis J3 parallel to the second axis J2, and is supported by the lower arm 15 so as to be rotatable about the third axis J3. The upper arm 16 is provided in a direction extending in the horizontal direction as a basic posture.

上アーム16は、支持側と先端側とで2つのアーム部に分割されて構成されており、支持側は第1上アーム16A(第3回転部)、先端側は第2上アーム16B(第4回転部)となっている。第2上アーム16Bは、上アーム16の長手方向に延びる第4軸線J4を回転中心として、第1上アーム16Aに対してねじり方向に回転可能になっている。すなわち、第2上アーム16Bは、第3軸線J3に直交する平面に含まれる第4軸線J4の方向に延びるとともに、第1上アーム16Aにより第4軸線J4を中心として回転可能に支持されている。   The upper arm 16 is configured to be divided into two arm portions on the support side and the distal end side, the first upper arm 16A (third rotating portion) on the support side, and the second upper arm 16B (second assembly) on the distal end side. 4 rotating parts). The second upper arm 16B is rotatable in the torsional direction with respect to the first upper arm 16A with a fourth axis J4 extending in the longitudinal direction of the upper arm 16 as a rotation center. That is, the second upper arm 16B extends in the direction of the fourth axis J4 included in the plane orthogonal to the third axis J3, and is supported by the first upper arm 16A so as to be rotatable about the fourth axis J4. .

上アーム16(詳しくは第2上アーム16B)の先端部には、手首部17(第5回転部)が設けられている。手首部17は、水平方向に延びる第5軸線J5を回転中心として、第2上アーム16Bに対して回転可能になっている。すなわち、手首部17は、第4軸線J4に直交する第5軸線J5から離れる方向へ延びるとともに、第2上アーム16Bにより第5軸線J5を中心として回転可能に支持されている。   A wrist portion 17 (fifth rotating portion) is provided at the distal end portion of the upper arm 16 (specifically, the second upper arm 16B). The wrist portion 17 is rotatable with respect to the second upper arm 16B with the fifth axis J5 extending in the horizontal direction as the center of rotation. That is, the wrist 17 extends in a direction away from the fifth axis J5 orthogonal to the fourth axis J4, and is supported by the second upper arm 16B so as to be rotatable about the fifth axis J5.

手首部17の先端部には、ワークやツール等を取り付けるためのハンド部18(第6回転部)が設けられている。ハンド部18は、その中心線である第6軸線J6を回転中心として、ねじり方向に回転可能になっている。すなわち、ハンド部18は、第5軸線J5に直交する第6軸線J6の方向に延びるとともに、手首部17により第6軸線J6を中心として回転可能に支持されている。   A hand portion 18 (sixth rotating portion) for attaching a work, a tool, or the like is provided at the distal end portion of the wrist portion 17. The hand portion 18 is rotatable in the torsional direction around the sixth axis J6 that is the center line thereof. That is, the hand portion 18 extends in the direction of the sixth axis J6 orthogonal to the fifth axis J5, and is supported by the wrist portion 17 so as to be rotatable about the sixth axis J6.

図2に、ロボット10の制御装置20及びその周辺構成を示す。制御装置20は、ロボット10の動作を制御するものであり、CPU21、ROM22、RAM23、駆動回路25、及び回転位置検出回路26等を備えている。これらは互いに電気的に接続されている。ROM22は、ロボット10のシステムプログラムや動作プログラム等を記憶している。RAM23は、これらのプログラムを実行する際にパラメータの値等を記憶する。CPU21は、これらのROM22やRAM23の記憶内容に基づいて、各種プログラムを実行することにより、ロボット10の動作を制御する。   In FIG. 2, the control apparatus 20 of the robot 10 and its periphery structure are shown. The control device 20 controls the operation of the robot 10, and includes a CPU 21, a ROM 22, a RAM 23, a drive circuit 25, a rotational position detection circuit 26, and the like. These are electrically connected to each other. The ROM 22 stores system programs and operation programs for the robot 10. The RAM 23 stores parameter values and the like when executing these programs. The CPU 21 controls the operation of the robot 10 by executing various programs based on the contents stored in the ROM 22 and RAM 23.

ロボット10において、各軸線J1〜J6を回転中心軸とした各関節には、それぞれ前段部側にサーボモータ31が設けられている。CPU21は、駆動回路25を通じて、各サーボモータ31の駆動を行う。これにより、各関節において、前段部に設けられたサーボモータ31の駆動により、後段部がそれぞれ回転動作する。   In the robot 10, a servo motor 31 is provided on the front side of each joint with each axis J1 to J6 as the rotation center axis. The CPU 21 drives each servo motor 31 through the drive circuit 25. Thereby, in each joint, the back stage part rotates by the drive of the servo motor 31 provided in the front stage part.

各サーボモータ31には、その出力軸を制動する非励磁作動型の電磁ブレーキ33と、出力軸の回転角度(回転位置)に応じたパルス信号を出力するエンコーダ32とがそれぞれ設けられている。   Each servo motor 31 is provided with a non-excitation electromagnetic brake 33 that brakes its output shaft, and an encoder 32 that outputs a pulse signal corresponding to the rotation angle (rotation position) of the output shaft.

各電磁ブレーキ33は、ばね等の弾性力に基づきサーボモータ31の出力軸の制動を行い、励磁コイルへの電力供給に基づき出力軸の制動を解除する。CPU21は、駆動回路25を通じて、各電磁ブレーキ33の駆動を行う。CPU21は、各電磁ブレーキ33による出力軸の制動を解除した状態において各サーボモータ31の駆動を行う。   Each electromagnetic brake 33 brakes the output shaft of the servo motor 31 based on the elastic force of a spring or the like, and releases the braking of the output shaft based on power supply to the exciting coil. The CPU 21 drives each electromagnetic brake 33 through the drive circuit 25. The CPU 21 drives each servo motor 31 in a state where braking of the output shaft by each electromagnetic brake 33 is released.

各エンコーダ32は、所定パターンに形成された回転子の回転を磁気的又は光学的に検出する検出素子と、その検出素子の信号を処理するICとを有している。回転位置検出回路26には、各エンコーダ32の検出信号がそれぞれ入力される。回転位置検出回路26は、各エンコーダ32の検出信号に基づいて、回転部13、下アーム15、第1上アーム16A、第2上アーム16B、手首部17、及びハンド部18の各回転角度(各回転位置)を検出する。   Each encoder 32 includes a detection element that magnetically or optically detects the rotation of the rotor formed in a predetermined pattern, and an IC that processes a signal of the detection element. Detection signals of the encoders 32 are input to the rotational position detection circuit 26, respectively. Based on the detection signal of each encoder 32, the rotational position detection circuit 26 is configured to rotate each rotational angle ( Each rotational position) is detected.

具体的には、回転位置検出回路26は、固定部12に対する回転部13の回転角度(回転位置)、回転部13に対する下アーム15の回転角度、下アーム15に対する第1上アーム16Aの回転角度、第1上アーム16Aに対する第2上アーム16Bの回転角度、第2上アーム16Bに対する手首部17の回転角度、手首部17に対するハンド部18の回転角度をそれぞれ検出し、それら検出した回転位置情報をCPU21に出力する。   Specifically, the rotation position detection circuit 26 includes a rotation angle (rotation position) of the rotation unit 13 with respect to the fixed unit 12, a rotation angle of the lower arm 15 with respect to the rotation unit 13, and a rotation angle of the first upper arm 16 </ b> A with respect to the lower arm 15. The rotation angle of the second upper arm 16B relative to the first upper arm 16A, the rotation angle of the wrist portion 17 relative to the second upper arm 16B, and the rotation angle of the hand portion 18 relative to the wrist portion 17 are detected, and the detected rotational position information. Is output to the CPU 21.

そして、CPU21は、動作プログラムを実行することにより、回転位置検出回路26から入力される回転位置情報に基づいて、ロボット10の上記各部の動作をフィードバック制御する。   Then, the CPU 21 executes an operation program to perform feedback control of the operation of each of the above parts of the robot 10 based on the rotation position information input from the rotation position detection circuit 26.

ロボット10のユーザは、ロボット10を動作させる指令を記述した動作プログラムを作成する。この動作プログラムでは、ロボット10に作業を行わせるべく、ロボット10のハンド部18を移動させる各動作点(各移動先)を設定する。さらに、各動作点へのハンド部18の移動や、ハンド部18の移動の待機等を指令する。   The user of the robot 10 creates an operation program describing a command for operating the robot 10. In this operation program, each operation point (each movement destination) for moving the hand unit 18 of the robot 10 is set in order to cause the robot 10 to perform an operation. Further, it commands the movement of the hand unit 18 to each operating point, standby for the movement of the hand unit 18, and the like.

CPU21は、この動作プログラムに基づいて、各関節を動作させる速度変動パターン(動作パターン)を作成し、その作成した速度変動パターンによりロボット10の各関節を同期動作させる。また、CPU21は、後述するロストモーションを解消する速度変動パターンの作成、及びロストモーションを縮小させてから動作指令を実行する速度変動パターンの作成を実行する。   Based on this operation program, the CPU 21 creates a speed fluctuation pattern (motion pattern) for operating each joint, and synchronizes each joint of the robot 10 with the created speed fluctuation pattern. Further, the CPU 21 creates a speed fluctuation pattern for canceling the lost motion, which will be described later, and creates a speed fluctuation pattern for executing the operation command after reducing the lost motion.

図3に、動作プログラムの一例を示す。この例では、2つの移動指令Moveの間に待機指令Delayが挿入されている。具体的には、この動作プログラムでは、移動先として位置P0,P1,P2が設定されている。そして、ハンド部18を位置P0に移動させた後に所定時間待機し、次にハンド部18を位置P1へ移動させた後に位置P2へ移動させる。   FIG. 3 shows an example of the operation program. In this example, a standby command Delay is inserted between two movement commands Move. Specifically, in this operation program, positions P0, P1, and P2 are set as destinations. Then, after moving the hand unit 18 to the position P0, it waits for a predetermined time. Next, the hand unit 18 is moved to the position P1, and then moved to the position P2.

図4に、動作プログラムの他の例を示す。この例では、複数の移動指令Moveの間に待機指令Delayが挿入されておらず、移動指令Moveを連続して実行する。具体的には、この動作プログラムでは、移動先として位置P0,P1,P2が設定されている。そして、ハンド部18を位置P0,P1,P2へ順に移動させる。   FIG. 4 shows another example of the operation program. In this example, the standby command Delay is not inserted between the plurality of movement commands Move, and the movement commands Move are continuously executed. Specifically, in this operation program, positions P0, P1, and P2 are set as destinations. And the hand part 18 is moved to position P0, P1, P2 in order.

CPU21は、これらの動作プログラムに基づいて、各関節を動作させる速度変動パターンを作成する。具体的には、ハンド部18を目標位置(移動先)へ移動させるための各関節の目標回転位置を算出する。そして、各関節について現在の回転位置から目標回転位置へ移動させる速度変動パターンを作成する。さらに、作成した各速度変動パターンに基づいて、各サーボモータ31を駆動する電流値を算出し、算出された電流値で各サーボモータ31を駆動させる。   The CPU 21 creates a speed variation pattern for operating each joint based on these operation programs. Specifically, the target rotation position of each joint for moving the hand unit 18 to the target position (movement destination) is calculated. Then, a speed variation pattern for moving each joint from the current rotational position to the target rotational position is created. Furthermore, a current value for driving each servo motor 31 is calculated based on each created speed variation pattern, and each servo motor 31 is driven with the calculated current value.

図5に、ロボット動作制御の処理手順を示す。この一連の処理は、ロボット10を動作プログラムにより動作させる際に、CPU21によって繰り返し実行される。   FIG. 5 shows a processing procedure for robot operation control. This series of processing is repeatedly executed by the CPU 21 when the robot 10 is operated by the operation program.

まず、動作プログラムにおいて実行すべき指令を読み込む(S11)。そして、読み込まれた指令が動作指令であるか否か判定する(S12)。この判定において、読み込まれた指令が動作指令でないと判定した場合は(S12:NO)、次の指令を読み込む(S13)。例えば、図3に示す動作プログラムにおいて、前回の処理でMove p,P0の指令が実行されており、今回の処理でDelay 1000の指令を実行するとする。この場合、Delay指令は動作指令ではないため、次のMove L,P1の指令が読み込まれる。   First, a command to be executed in the operation program is read (S11). Then, it is determined whether or not the read command is an operation command (S12). In this determination, when it is determined that the read command is not an operation command (S12: NO), the next command is read (S13). For example, in the operation program shown in FIG. 3, it is assumed that the Move p, P0 command is executed in the previous process, and the Delay 1000 command is executed in the current process. In this case, since the Delay command is not an operation command, the next Move L, P1 command is read.

次の指令を読み込んだ後(S13)、読み込まれた次の指令が動作指令であるか否か判定する(S14)。この判定において、読み込まれた次の指令が動作指令でないと判定した場合は(S14:NO)、再度次の指令を読み込む(S13)。   After reading the next command (S13), it is determined whether or not the next command read is an operation command (S14). In this determination, when it is determined that the next command read is not an operation command (S14: NO), the next command is read again (S13).

一方、上記判定において、読み込まれた次の指令が動作指令であると判定した場合は(S14:YES)、今回の以前に読み込まれた動作指令と今回読み込まれた動作指令とに基づいて、それらの動作指令が連続して実行される際に発生するロストモーションLMを推定する(S15)。図3に示す例では、前回の処理で読み込まれたMove p,P0の動作指令の指令と、今回の処理で読み込まれたMove L,P1の動作指令とに基づいて、Move p,P0の動作指令が実行された後にMove L,P1の動作指令が実行される際に発生するロストモーションLMを推定する。具体的には、位置P0へハンド部18を移動させた際のサーボモータ31の回転方向と、位置P1へハンド部18を移動させる際のサーボモータ31の回転方向とが反対となる関節を抽出する。そして、抽出された関節について、その関節のサーボモータ31の出力軸に設けられたギヤと、そのギヤに噛み合う減速機のギヤとのバックラッシュ量等に基づいて、ロストモーションLMを推定する。抽出されなかった関節については、ロストモーションLMが発生しないと推定する。   On the other hand, in the above determination, when it is determined that the next command read is an operation command (S14: YES), based on the operation command read before this time and the operation command read this time, The lost motion LM generated when the operation command is continuously executed is estimated (S15). In the example shown in FIG. 3, the operations of Move p and P0 are based on the Move p and P0 operation command read in the previous process and the Move L and P1 operation commands read in the current process. The lost motion LM generated when the operation command of Move L, P1 is executed after the command is executed is estimated. Specifically, a joint is extracted in which the rotation direction of the servo motor 31 when the hand unit 18 is moved to the position P0 is opposite to the rotation direction of the servo motor 31 when the hand unit 18 is moved to the position P1. To do. For the extracted joint, the lost motion LM is estimated based on the backlash amount between the gear provided on the output shaft of the servo motor 31 of the joint and the gear of the reduction gear meshing with the gear. It is estimated that the lost motion LM does not occur for the joint that has not been extracted.

続いて、各関節について、推定されたロストモーションLMを解消するための速度変動パターンを作成する(S16)。   Subsequently, a speed variation pattern for eliminating the estimated lost motion LM is created for each joint (S16).

詳しくは、図6に示すように、ロストモーションLMを解消する必要のある関節が存在するか否か判定する(S161)。すなわち、発生するロストモーションLMがS15で推定されている関節があるか否か判定する。この判定において、ロストモーションLMを解消する必要のある関節が存在しないと判定した場合は(S161:NO)、S16の処理を終了し(END)、図5のS17の処理に移行する。   Specifically, as shown in FIG. 6, it is determined whether or not there is a joint that needs to eliminate the lost motion LM (S161). That is, it is determined whether or not there is a joint whose generated lost motion LM is estimated in S15. In this determination, if it is determined that there is no joint that needs to eliminate the lost motion LM (S161: NO), the process of S16 is terminated (END), and the process proceeds to S17 of FIG.

一方、上記判定において、ロストモーションLMを解消する必要のある関節が存在すると判定した場合は(S161:YES)、複数の関節のロストモーションLMを解消する必要があるか否か判定する(S162)。この判定において、複数の関節のロストモーションLMを解消する必要があると判定した場合は(S162:YES)、ロストモーションLMを解消する各関節の速度変動パターンを作成する(S163)。一方、この判定において、複数の関節のロストモーションLMを解消する必要がないと判定した場合は(S162:NO)、ロストモーションLMを解消する関節の速度変動パターンを作成する(S165)。S163又はS165に続いて、次の動作指令まで各関節の動作時間を延長する(S164)。そして、S16の処理を終了し(END)、図5のS17の処理に移行する。   On the other hand, in the above determination, when it is determined that there is a joint that needs to eliminate the lost motion LM (S161: YES), it is determined whether it is necessary to eliminate the lost motion LM of a plurality of joints (S162). . In this determination, when it is determined that the lost motion LM of a plurality of joints needs to be eliminated (S162: YES), a speed variation pattern of each joint that eliminates the lost motion LM is created (S163). On the other hand, in this determination, when it is determined that it is not necessary to eliminate the lost motion LM of a plurality of joints (S162: NO), a joint velocity fluctuation pattern that eliminates the lost motion LM is created (S165). Following S163 or S165, the operation time of each joint is extended until the next operation command (S164). Then, the process of S16 is terminated (END), and the process proceeds to S17 of FIG.

例えば、図7に示すように、第1軸線J1を回転中心とする第1関節と、第2軸線J2を回転中心とする第2関節とにおいて、ロストモーションLMを解消するとする。この場合、(a)に示すように、第1関節においてロストモーションLM1を解消する速度変動パターンP11が作成される。すなわち、速度変動パターンP11で示す台形の面積がロストモーションLM1に相当する。また、(b)に示すように、第2関節においてロストモーションLM2を解消する速度変動パターンP21が作成される。すなわち、速度変動パターンP21で示す台形の面積がロストモーションLM2に相当する。第1関節及び第2関節は、最大限の回転速度(速度)で回転されている。   For example, as shown in FIG. 7, it is assumed that the lost motion LM is eliminated at the first joint having the first axis J1 as the rotation center and the second joint having the second axis J2 as the rotation center. In this case, as shown in (a), a speed fluctuation pattern P11 that eliminates the lost motion LM1 in the first joint is created. That is, the trapezoidal area indicated by the speed variation pattern P11 corresponds to the lost motion LM1. Further, as shown in (b), a speed fluctuation pattern P21 that eliminates the lost motion LM2 in the second joint is created. That is, the trapezoidal area indicated by the speed variation pattern P21 corresponds to the lost motion LM2. The first joint and the second joint are rotated at the maximum rotation speed (speed).

ここでは、第1関節において、速度変動パターンP11の終了時刻が、次の動作指令の速度変動パターンP12の開始時刻t14と一致している。これに対して、第2関節において、速度変動パターンP21の終了時刻t12は、次の動作指令の速度変動パターンP23の開始時刻t14よりも早くなっている。このため、速度変動パターンP22に示すように、速度変動パターンP23の開始時刻t14まで、第2関節の動作時間を延長する。このとき、(b)において、速度変動パターンP22で示す台形の面積は速度変動パターンP21で示す台形の面積と等しくなっており、速度変動パターンP22によってもロストモーションLM2が解消される。なお、例えば第2関節のロストモーションLM2のみを解消する必要がある場合には、速度変動パターンP22のみを作成する。   Here, in the first joint, the end time of the speed fluctuation pattern P11 coincides with the start time t14 of the speed fluctuation pattern P12 of the next operation command. On the other hand, in the second joint, the end time t12 of the speed fluctuation pattern P21 is earlier than the start time t14 of the speed fluctuation pattern P23 of the next operation command. For this reason, as shown in the speed fluctuation pattern P22, the operation time of the second joint is extended until the start time t14 of the speed fluctuation pattern P23. At this time, in (b), the area of the trapezoid indicated by the speed fluctuation pattern P22 is equal to the area of the trapezoid indicated by the speed fluctuation pattern P21, and the lost motion LM2 is also eliminated by the speed fluctuation pattern P22. For example, when it is necessary to eliminate only the lost motion LM2 of the second joint, only the speed variation pattern P22 is created.

上記のロストモーションLMを解消する速度変動パターンP11,P22は、今回の動作指令の以前に実行された動作指令(速度変動パターン)の終了(時刻0)に続けて設定されている。そして、速度変動パターンP11,P22は、今回の動作指令(速度変動パターンP12,P23)の開始まで設定されている。すなわち、速度変動パターンP11,P22は、今回の動作指令の以前に実行された動作指令の終了から、今回の動作指令が実行されるまでの全期間にわたって設定されている。さらに、速度変動パターンP11,P22では、加速を開始する時刻0、加速を終了する時刻t11、減速を開始する時刻t13、及び減速を終了する時刻t14がそれぞれ一致している。すなわち、ロストモーションLMの解消に際して、複数の関節を同期動作させる速度変動パターンを作成する。   The speed fluctuation patterns P11 and P22 for eliminating the lost motion LM are set following the end (time 0) of the operation command (speed fluctuation pattern) executed before the current operation command. The speed fluctuation patterns P11 and P22 are set until the start of the current operation command (speed fluctuation patterns P12 and P23). That is, the speed variation patterns P11 and P22 are set over the entire period from the end of the operation command executed before the current operation command to the execution of the current operation command. Further, in the speed variation patterns P11 and P22, the time 0 at which the acceleration is started, the time t11 at which the acceleration ends, the time t13 at which the deceleration starts, and the time t14 at which the deceleration ends are the same. That is, when the lost motion LM is eliminated, a speed variation pattern for synchronously operating a plurality of joints is created.

図5に戻り、S17では、ロストモーションLMを解消する速度変動パターンを実行する。例えば、図7の速度変動パターンP11,P22を実行する。そして、速度変動パターンP11,P22に基づいて、各サーボモータ31を駆動する電流値を算出し、算出された電流値で各サーボモータ31を駆動させる。なお、ロストモーションLMを解消する速度変動パターンが作成されていない関節については、S17の処理を実行しない。   Returning to FIG. 5, in S <b> 17, a speed variation pattern for eliminating the lost motion LM is executed. For example, the speed variation patterns P11 and P22 of FIG. 7 are executed. Then, based on the speed variation patterns P11 and P22, a current value for driving each servo motor 31 is calculated, and each servo motor 31 is driven with the calculated current value. Note that the process of S17 is not executed for a joint for which a speed variation pattern for eliminating the lost motion LM has not been created.

続いて、S14で読み込まれた次の動作指令の速度変動パターンを作成する(S18)。例えば、図7の速度変動パターンP12,P23や、他の関節の速度変動パターンを作成する。これらの速度変動パターンでは、加速を開始する時刻t14、加速を終了する時刻t15、減速を開始する時刻t16、及び減速を終了する時刻t17がそれぞれ一致している。すなわち、次の動作指令の実行に際して、複数の関節を同期動作させる速度変動パターンを作成する。そして、作成された各関節の速度変動パターンを実行する(S19)。このとき、各速度変動パターンに基づいて、各サーボモータ31を駆動する電流値を算出し、算出された電流値で各サーボモータ31を駆動させる。その後、この一連の処理を一旦終了し(END)、ロボット10を動作プログラムにより続けて動作させる場合には、再度S11の処理から実行する。   Subsequently, a speed fluctuation pattern of the next operation command read in S14 is created (S18). For example, the speed fluctuation patterns P12 and P23 in FIG. 7 and the speed fluctuation patterns of other joints are created. In these speed fluctuation patterns, the time t14 at which acceleration starts, the time t15 at which acceleration ends, the time t16 at which deceleration starts, and the time t17 at which deceleration ends are the same. That is, when the next operation command is executed, a speed variation pattern for synchronously operating a plurality of joints is created. Then, the created speed variation pattern of each joint is executed (S19). At this time, a current value for driving each servo motor 31 is calculated based on each speed variation pattern, and each servo motor 31 is driven with the calculated current value. Thereafter, the series of processes is temporarily ended (END), and when the robot 10 is continuously operated by the operation program, the process is executed again from S11.

また、S12の判定において、読み込まれた指令が動作指令であると判定した場合は(YES)、今回の以前に実行された動作指令と今回読み込まれた動作指令とに基づいて、それらの動作指令が連続して実行される際に発生するロストモーションLMを推定する(S20)。図4に示す例では、前回の処理で読み込まれたMove p,P0の動作指令と、今回の処理で読み込まれたMove L,P1の動作指令とに基づいて、Move p,P0の動作指令が実行された後にMove L,P1の動作指令が実行される際に発生するロストモーションLMを推定する。ロストモーションLMの推定方法は、S15と同一である。   If it is determined in S12 that the read command is an operation command (YES), based on the operation command executed before this time and the operation command read this time, those operation commands are determined. The lost motion LM generated when is continuously executed is estimated (S20). In the example shown in FIG. 4, based on the Move p and P0 operation commands read in the previous process and the Move L and P1 operation commands read in the current process, the Move p and P0 operation commands are obtained. The lost motion LM generated when the operation command of Move L, P1 is executed after execution is estimated. The estimation method of the lost motion LM is the same as S15.

続いて、各関節について、推定されたロストモーションLMを縮小させてから今回の処理で読み込まれた動作指令を実行する速度変動パターンを作成する(S21)。   Subsequently, for each joint, a speed variation pattern for executing the operation command read in the current process after reducing the estimated lost motion LM is created (S21).

詳しくは、図8に示すように、ロストモーションLMを縮小する必要のある関節が存在するか否か判定する(S211)。すなわち、発生するロストモーションLMがS20で推定されている関節があるか否か判定する。この判定において、ロストモーションLMを縮小させる必要のある関節が存在すると判定した場合は(S211:YES)、複数の関節のロストモーションLMを縮小させる必要があるか否か判定する(S212)。この判定において、複数の関節のロストモーションLMを縮小させる必要があると判定した場合は(S212:YES)、各関節について縮小させるロストモーションLMの量を算出する(S213)。算出された量だけロストモーションLMを縮小させる各関節の速度変動パターンを作成する(S214)。続いて、ロストモーションLMを縮小させるために最も長い時間を要する関節を抽出する(S215)。そして、ロストモーションLMを縮小させるために最も長い時間を要する関節に合わせて、他の関節の動作時間を延長する(S216)。   Specifically, as shown in FIG. 8, it is determined whether or not there is a joint that needs to reduce the lost motion LM (S211). That is, it is determined whether there is a joint whose generated lost motion LM is estimated in S20. In this determination, when it is determined that there is a joint that needs to reduce the lost motion LM (S211: YES), it is determined whether the lost motion LM of a plurality of joints needs to be reduced (S212). In this determination, when it is determined that it is necessary to reduce the lost motion LM of a plurality of joints (S212: YES), the amount of lost motion LM to be reduced for each joint is calculated (S213). A speed variation pattern of each joint that reduces the lost motion LM by the calculated amount is created (S214). Subsequently, the joint that requires the longest time to reduce the lost motion LM is extracted (S215). Then, the operation time of the other joint is extended in accordance with the joint that requires the longest time to reduce the lost motion LM (S216).

一方、S212の判定において、複数の関節のロストモーションLMを縮小させる必要がないと判定した場合は(NO)、ロストモーションLMを縮小させる関節について、縮小させるロストモーションLMの量を算出する(S217)そして、ロストモーションLMを縮小させる関節の速度変動パターンを作成する(S218)。   On the other hand, in the determination of S212, when it is determined that it is not necessary to reduce the lost motion LM of a plurality of joints (NO), the amount of lost motion LM to be reduced is calculated for the joint to reduce the lost motion LM (S217). Then, a joint speed fluctuation pattern for reducing the lost motion LM is created (S218).

また、S211の判定において、ロストモーションLMを縮小する必要のある関節が存在しないと判定した場合は(S211:NO)、S12で読み込まれた動作指令に基づいて、各関節の速度変動パターンを作成する(S219)。これらの速度変動パターンでは、加速を開始する時刻、加速を終了する時刻、減速を開始する時刻、及び減速を終了する時刻がそれぞれ一致している。すなわち、複数の関節を同期動作させる速度変動パターンを作成する。なお、S216又はS218の後も、S219の処理へ移行し、ロストモーションLMを縮小させる速度変動パターンに連続して、動作指令に基づく各関節の速度変動パターンを作成する。その後、S21の処理を終了し(END)、図5のS22の処理に移行する。   If it is determined in S211 that there is no joint that needs to reduce the lost motion LM (S211: NO), a speed variation pattern of each joint is created based on the operation command read in S12. (S219). In these speed fluctuation patterns, the time to start acceleration, the time to end acceleration, the time to start deceleration, and the time to end deceleration are the same. That is, a speed variation pattern for synchronizing the plurality of joints is created. Even after S216 or S218, the process proceeds to S219, and a speed fluctuation pattern of each joint based on the motion command is created following the speed fluctuation pattern for reducing the lost motion LM. Thereafter, the process of S21 is ended (END), and the process proceeds to S22 of FIG.

例えば、図9に示すように、第1軸線J1を回転中心とする第1関節と、第2軸線J2を回転中心とする第2関節とにおいて、ロストモーションLMを縮小させるとする。この場合、(a)に示すように、第1関節においてロストモーションLM1を解消する速度変動パターンP14が作成される。すなわち、速度変動パターンP14で示す台形の面積がロストモーションLM1に相当する。また、(b)に示すように、第2関節においてロストモーションLM2を解消する速度変動パターンP24が作成される。すなわち、速度変動パターンP24で示す台形の面積がロストモーションLM2に相当する。第1関節及び第2関節は、最大限の回転速度(速度)で回転されている。   For example, as shown in FIG. 9, it is assumed that the lost motion LM is reduced at a first joint centered on the first axis J1 and a second joint centered on the second axis J2. In this case, as shown in (a), a speed fluctuation pattern P14 that eliminates the lost motion LM1 in the first joint is created. That is, the trapezoidal area indicated by the speed variation pattern P14 corresponds to the lost motion LM1. Further, as shown in (b), a speed variation pattern P24 that eliminates the lost motion LM2 in the second joint is created. That is, the trapezoidal area indicated by the speed variation pattern P24 corresponds to the lost motion LM2. The first joint and the second joint are rotated at the maximum rotation speed (speed).

本来、今回の動作指令の以前に実行された動作指令(速度変動パターン)の終了(時刻0)に続けて、今回の動作指令の速度変動パターンP15,P26が設定されることになる。ここでは、今回の動作指令の速度変動パターンP15,P26を実行する前に、ロストモーションLM1,LM2を縮小させる速度変動パターンP14,P25を設定する。このため、ロストモーションLM1、LM2を縮小させる時間を必要最小限とすべく、ロストモーションLM1,LM2が所定量未満に縮小された時に、今回の動作指令(速度変動パターンP16,P27)を開始するように速度変動パターンP16を設定する。   Originally, following the end (time 0) of the operation command (speed fluctuation pattern) executed before the current operation command, the speed fluctuation patterns P15 and P26 of the current operation command are set. Here, before executing the speed fluctuation patterns P15 and P26 of the current operation command, speed fluctuation patterns P14 and P25 for reducing the lost motions LM1 and LM2 are set. Therefore, when the lost motions LM1 and LM2 are reduced below a predetermined amount so as to minimize the time required for reducing the lost motions LM1 and LM2, the current operation command (speed fluctuation patterns P16 and P27) is started. Thus, the speed variation pattern P16 is set.

詳しくは、各関節の許容回転誤差Δθ、ハンド部18の許容位置誤差ΔP、ヤコビアンJは、Δθ=ΔP/Jの関係式で表される。なお、ヤコビアンJは、微小領域において、ハンド部18の位置と各関節との関係を表した係数の行列であり、各回転部の長さ及び角度、並びに回転部の構成により決定される。このため、ハンド部18の許容位置誤差ΔPを設定することにより、各関節の許容回転誤差Δθを算出することができる。そして、各関節において縮小すべきロストモーションLMの量を、LM1−Δθ1、LM2−Δθ2にそれぞれ設定する。このため、第1関節において、ロストモーションLM1の残りが許容回転誤差Δθ1未満となった時刻t24に、速度変動パターンP16を開始する。その結果、速度変動パターンP14と速度変動パターンP16とが重複する部分では、速度変動パターンP17を設定する。   Specifically, the allowable rotation error Δθ of each joint, the allowable position error ΔP of the hand unit 18 and the Jacobian J are expressed by a relational expression of Δθ = ΔP / J. Note that Jacobian J is a matrix of coefficients representing the relationship between the position of the hand unit 18 and each joint in a minute region, and is determined by the length and angle of each rotating unit and the configuration of the rotating unit. For this reason, by setting the allowable position error ΔP of the hand unit 18, the allowable rotation error Δθ of each joint can be calculated. Then, the amount of lost motion LM to be reduced at each joint is set to LM1-Δθ1 and LM2-Δθ2, respectively. Therefore, the speed variation pattern P16 is started at time t24 when the remaining lost motion LM1 becomes less than the allowable rotation error Δθ1 in the first joint. As a result, the speed fluctuation pattern P17 is set in a portion where the speed fluctuation pattern P14 and the speed fluctuation pattern P16 overlap.

このとき、第2関節においてロストモーションLM2が所定量(許容回転誤差Δθ2)未満に縮小される時刻t22は、第1関節においてロストモーションLM1が所定量(許容回転誤差Δθ1)未満に縮小される時刻t24よりも早くなっている。このため、速度変動パターンP25に示すように、時刻t22以後も第2関節の動作時間を延長し、ロストモーションLM2を更に縮小させる。詳しくは、ロストモーションLMを縮小させるために最も長い時間を要する第1関節に合わせて、第2関節の動作時間を時刻t24まで延長する。(b)において、速度変動パターンP25で示す台形の面積は速度変動パターンP24で示す台形の面積と等しくなっており、速度変動パターンP25によってロストモーションLM2が完全に解消される。なお、例えば第2関節のロストモーションLM2のみを縮小させる必要がある場合には、時刻t22に今回の動作指令(速度変動パターンP27)を開始するように、速度変動パターンP27を作成する。この場合は、第1関節の速度変動パターンP14を作成せず、第2関節の速度変動パターンP25のみを作成する。   At this time, the time t22 when the lost motion LM2 is reduced below a predetermined amount (allowable rotation error Δθ2) in the second joint is the time when the lost motion LM1 is reduced below the predetermined amount (allowable rotation error Δθ1) at the first joint. It is earlier than t24. For this reason, as shown in the speed fluctuation pattern P25, the operating time of the second joint is extended after time t22, and the lost motion LM2 is further reduced. Specifically, the operation time of the second joint is extended to time t24 in accordance with the first joint that takes the longest time to reduce the lost motion LM. In (b), the area of the trapezoid shown by the speed fluctuation pattern P25 is equal to the area of the trapezoid shown by the speed fluctuation pattern P24, and the lost motion LM2 is completely eliminated by the speed fluctuation pattern P25. For example, when it is necessary to reduce only the lost motion LM2 of the second joint, the speed fluctuation pattern P27 is created so that the current operation command (speed fluctuation pattern P27) is started at time t22. In this case, the speed fluctuation pattern P14 of the first joint is not created, and only the speed fluctuation pattern P25 of the second joint is created.

図5に戻り、S22では、ロストモーションLMを縮小させてから今回の処理で読み込まれた動作指令を実行する速度変動パターンを実行する。例えば、図9の速度変動パターンP14,P17,P16(速度変動パターンP25,P27)を実行する。そして、これらの速度変動パターンに基づいて、各サーボモータ31を駆動する電流値を算出し、算出された電流値で各サーボモータ31を駆動させる。その後、この一連の処理を一旦終了し(END)、ロボット10を動作プログラムにより続けて動作させる場合には、再度S11の処理から実行する。   Returning to FIG. 5, in S22, after the lost motion LM is reduced, a speed fluctuation pattern for executing the operation command read in the current process is executed. For example, the speed fluctuation patterns P14, P17, and P16 (speed fluctuation patterns P25 and P27) in FIG. 9 are executed. Based on these speed fluctuation patterns, a current value for driving each servo motor 31 is calculated, and each servo motor 31 is driven with the calculated current value. Thereafter, the series of processes is temporarily ended (END), and when the robot 10 is continuously operated by the operation program, the process is executed again from S11.

なお、S11の処理が読込部としての処理に相当し、S19,S22の処理が実行部としての処理に相当し、S13の処理が先読み部としての処理に相当し、S15,S20の処理が推定部としての処理に相当し、S16,S17の処理が解消部としての処理に相当し、S21の処理が作成部としての処理に相当する。   Note that the processing of S11 corresponds to the processing as a reading unit, the processing of S19 and S22 corresponds to the processing as an execution unit, the processing of S13 corresponds to the processing as a prefetching unit, and the processing of S15 and S20 is estimated. The processing in S16 and S17 corresponds to the processing as a cancellation unit, and the processing in S21 corresponds to the processing as a creation unit.

図10に、図5のS15〜S19の処理による作用を比較例と併せて示す。ここでは、第1軸線J1を回転中心とする第1関節のロストモーションLM1は解消する必要がなく、第2軸線J2を回転中心とする第2関節のロストモーションLM2を解消する必要があるものとする。そして、時刻t14で次の動作指令を開始するまでに、ロストモーションLM1を解消する場合について示す。   FIG. 10 shows the effects of the processes of S15 to S19 in FIG. 5 together with the comparative example. Here, it is not necessary to eliminate the lost motion LM1 of the first joint centered on the first axis J1, and it is necessary to cancel the lost motion LM2 of the second joint centered on the second axis J2. To do. Then, the case where the lost motion LM1 is canceled before the next operation command is started at time t14 will be described.

(a)に示すように、第1関節では、M1で示す比較例のサーボモータ31の回転角度と、M2で示す本実施形態のサーボモータ31の回転角度とは一致している。すなわち、第1関節では、ロストモーションLM1を解消する必要がないため、ロストモーションLM1を解消する速度変動パターンは作成されていない。   As shown to (a), in the 1st joint, the rotation angle of the servomotor 31 of the comparative example shown by M1 and the rotation angle of the servomotor 31 of this embodiment shown by M2 correspond. That is, in the first joint, since it is not necessary to eliminate the lost motion LM1, a speed variation pattern that eliminates the lost motion LM1 is not created.

一方、(b)に示すように、第2関節では、破線M1で示す比較例のサーボモータ31の回転角度は、次の動作指令が開始される時刻t14から増加させられている。これに対して、実線M2で示す本実施形態のサーボモータ31の回転角度は、時刻0から時刻t14にわたって増加させられている。すなわち、時刻t14までに、ロストモーションLM2を解消する速度変動パターンが実行されている。   On the other hand, as shown in (b), in the second joint, the rotation angle of the servo motor 31 of the comparative example indicated by the broken line M1 is increased from time t14 when the next operation command is started. On the other hand, the rotation angle of the servo motor 31 of the present embodiment indicated by the solid line M2 is increased from time 0 to time t14. That is, by time t14, a speed variation pattern for eliminating the lost motion LM2 has been executed.

このため、比較例では、破線A1で示すアームの回転角度が、実線ARで示す理想的なアームの回転角度から大きくずれている。これに対して、本実施形態では、実線A2で示すアームの回転角度は、実線ARで示す理想的なアームの回転角度と略一致している。   For this reason, in the comparative example, the rotation angle of the arm indicated by the broken line A1 is greatly deviated from the ideal rotation angle of the arm indicated by the solid line AR. On the other hand, in this embodiment, the rotation angle of the arm indicated by the solid line A2 substantially matches the rotation angle of the ideal arm indicated by the solid line AR.

図11に、図5のS15〜S19の処理によるロボット10のアームの軌跡を比較例と併せて示す。ここでは、x軸方向の位置を一定に維持しつつ、y軸方向へハンド部18を移動させる動作を例として示す。破線H1で示す比較例のハンド部18の動作軌跡では、x軸方向の位置が大きくずれている。これに対して、実線H2で示す本実施形態のハンド部18の動作軌跡では、x軸方向の位置が一定に維持されている。   FIG. 11 shows the trajectory of the arm of the robot 10 by the processing of S15 to S19 in FIG. 5 together with a comparative example. Here, an operation of moving the hand unit 18 in the y-axis direction while keeping the position in the x-axis direction constant is shown as an example. In the movement locus of the hand portion 18 of the comparative example indicated by the broken line H1, the position in the x-axis direction is greatly shifted. On the other hand, the position in the x-axis direction is kept constant in the operation locus of the hand unit 18 of the present embodiment indicated by the solid line H2.

また、図12に、図5のS20〜S22の処理による作用を比較例と併せて示す。ここでは、第1軸線J1を回転中心とする第1関節のロストモーションLM1は解消する必要がなく、第2軸線J2を回転中心とする第2関節のロストモーションLM2を解消する必要があるものとする。そして、本来時刻0で動作指令を開始するところを、第2関節のロストモーションLM2を所定量未満に縮小させてから時刻t24で動作指令を開始する場合について示す。   In addition, FIG. 12 shows the effect of the processing of S20 to S22 of FIG. 5 together with the comparative example. Here, it is not necessary to eliminate the lost motion LM1 of the first joint centered on the first axis J1, and it is necessary to cancel the lost motion LM2 of the second joint centered on the second axis J2. To do. Then, the case where the motion command is originally started at time 0 is shown in the case where the motion command is started at time t24 after the lost motion LM2 of the second joint is reduced to less than a predetermined amount.

(a)に示すように、第1関節では、破線M1で示す比較例のサーボモータ31の回転角度は、動作指令の本来の開始時刻である時刻0から増加させられている。これに対して、実線M2で示す本実施形態のサーボモータ31の回転角度は、ロストモーションLM2が所定量まで縮小する時刻である時刻t24から増加させられている。   As shown in (a), in the first joint, the rotation angle of the servo motor 31 of the comparative example indicated by the broken line M1 is increased from time 0, which is the original start time of the operation command. On the other hand, the rotation angle of the servo motor 31 of the present embodiment indicated by the solid line M2 is increased from time t24, which is the time when the lost motion LM2 is reduced to a predetermined amount.

(b)に示すように、第2関節では、破線M1で示す比較例のサーボモータ31の回転角度は、動作指令の本来の開始時刻である時刻0から増加させられている。これに対して、実線M2で示す本実施形態のサーボモータ31の回転角度は、ロストモーションLM2を迅速に縮小すべく、時刻0から破線M1で示す比較例のサーボモータ31の回転角度よりも速く増加させられている。そして、時刻t24において、ロストモーションLM2が所定量未満にされている。   As shown in (b), in the second joint, the rotation angle of the servo motor 31 of the comparative example indicated by the broken line M1 is increased from time 0, which is the original start time of the operation command. On the other hand, the rotation angle of the servo motor 31 of the present embodiment indicated by the solid line M2 is faster than the rotation angle of the servo motor 31 of the comparative example indicated by the broken line M1 from time 0 in order to quickly reduce the lost motion LM2. Has been increased. At time t24, the lost motion LM2 is made less than a predetermined amount.

このため、比較例では、破線A1で示すアームの回転角度が、実線ARで示す理想的なアームの回転角度から大きくずれている。これに対して、本実施形態では、実線A2で示すアームの回転角度は、実線ARで示す理想的なアームの回転角度と略一致している。   For this reason, in the comparative example, the rotation angle of the arm indicated by the broken line A1 is greatly deviated from the ideal rotation angle of the arm indicated by the solid line AR. On the other hand, in this embodiment, the rotation angle of the arm indicated by the solid line A2 substantially matches the rotation angle of the ideal arm indicated by the solid line AR.

図13に、図5のS20〜S22の処理によるロボット10のアームの軌跡を比較例と併せて示す。ここでは、x軸方向の位置を一定に維持しつつ、y軸方向へハンド部18を移動させる動作を例として示す。破線H1で示す比較例のハンド部18の動作軌跡では、x軸方向の位置が大きくずれている。これに対して、実線H2で示す本実施形態のハンド部18の動作軌跡では、x軸方向の位置のずれが比較例よりも小さくなっている。   FIG. 13 shows the trajectory of the arm of the robot 10 by the processing of S20 to S22 of FIG. 5 together with a comparative example. Here, an operation of moving the hand unit 18 in the y-axis direction while keeping the position in the x-axis direction constant is shown as an example. In the movement locus of the hand portion 18 of the comparative example indicated by the broken line H1, the position in the x-axis direction is greatly shifted. On the other hand, in the operation locus of the hand unit 18 of the present embodiment indicated by the solid line H2, the positional deviation in the x-axis direction is smaller than that in the comparative example.

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。   The embodiment described above has the following advantages.

・読込部により、動作プログラムに含まれる指令が順次読み込まれる(S11)。そして、読込部により読み込まれた指令が、実行部により順次実行される(S19,S22)。ここで、読込部により読み込まれた指令が動作指令でない場合に(S12:NO)、先読み部により次の指令が読み込まれる(S13)。すなわち、読込部により読み込まれた指令が、例えばDelay 1000である場合には、次の動作指令が実行されるまでに、ロストモーションLMを解消するための処理(S15〜S17)を実行することができる。   The command included in the operation program is sequentially read by the reading unit (S11). Then, the commands read by the reading unit are sequentially executed by the execution unit (S19, S22). If the command read by the reading unit is not an operation command (S12: NO), the next command is read by the pre-reading unit (S13). That is, when the command read by the reading unit is, for example, Delay 1000, the process (S15 to S17) for eliminating the lost motion LM may be executed before the next operation command is executed. it can.

そして、先読み部により読み込まれた指令が動作指令である場合に、推定部により、先読み部により動作指令が読み込まれる前に読込部により読み込まれた動作指令と、先読み部により読み込まれた動作指令とに基づいて、それらの動作指令が実行部により連続して実行される際に発生するロストモーションLMが推定される(S15)。すなわち、先読み部により読み込まれた動作指令が実際に実行される前に、その動作指令が実行された場合に発生するロストモーションLMが推定される。ここで、ロボット10は垂直多関節型ロボットであり、多様な動作が可能であるため、ロストモーションの発生状況も大きく変化する。この点、推定部により、ロストモーションLMが推定されるため、ロボット10においてロストモーションの発生状況が変化したとしても対応することができる。   Then, when the command read by the prefetch unit is an operation command, the estimation unit reads the operation command read by the read unit before the operation command is read by the prefetch unit, and the operation command read by the prefetch unit. Based on the above, the lost motion LM generated when these operation commands are continuously executed by the execution unit is estimated (S15). That is, the lost motion LM generated when the operation command is executed before the operation command read by the prefetching unit is actually executed is estimated. Here, since the robot 10 is a vertical articulated robot and can perform various operations, the state of occurrence of lost motion changes greatly. In this regard, since the lost motion LM is estimated by the estimation unit, it is possible to cope with a change in the occurrence of the lost motion in the robot 10.

さらに、解消部により、先読み部により読み込まれた動作指令が実行部により実行されるまでに、推定部により推定されたロストモーションLMを解消するように複数の関節が同期動作させられる(S16,S17)。したがって、動作指令の終了から次の動作指令が実行されるまでの間にロストモーションLMを解消することができ、ロボット10の多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することができる。特に、ロボット10の作業では、迅速な動作が要求されるため、事前にロストモーションを解消することの利益が大きい。   Further, the joint is operated synchronously by the canceling unit so as to cancel the lost motion LM estimated by the estimating unit until the operation command read by the prefetching unit is executed by the executing unit (S16, S17). ). Therefore, the lost motion LM can be eliminated between the end of the motion command and the execution of the next motion command, and the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot 10 can be further reduced. In particular, since the robot 10 requires a quick operation, the benefit of eliminating the lost motion in advance is great.

・図7に示すように、先読み部により動作指令が読み込まれる前に読込部により読み込まれた動作指令の終了(時刻0)に続けて、ロストモーションLMを解消する制御、すなわち速度変動パターンP11,P22が実行される。このため、ロストモーションLMを解消する制御を早い時期から開始することができ、ロストモーションLMを解消するまでの時間を短縮することができる。   As shown in FIG. 7, the control for canceling the lost motion LM following the end of the operation command (time 0) read by the reading unit before the operation command is read by the prefetch unit, that is, the speed variation pattern P11, P22 is executed. For this reason, the control for eliminating the lost motion LM can be started from an early stage, and the time until the lost motion LM is eliminated can be shortened.

・先読み部により動作指令が読み込まれる前に読込部により読み込まれた動作指令の終了(時刻0)から、先読み部により読み込まれた動作指令が実行部により実行されるまでの全期間(時刻0〜時刻t14)にわたって、ロストモーションLMを解消する制御が実行される。このため、ロストモーションLMを解消する制御の時間を長く確保することができ、複数の関節を同期動作させる速度を、速度変動パターンP22のように低下させることができる。その結果、ロストモーションLMを解消する制御での軌跡誤差を縮小することができ、ロボット10の多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することができる。   The entire period from the end of the operation command read by the reading unit (time 0) before the operation command is read by the prefetching unit until the operation command read by the prefetching unit is executed by the execution unit (time 0 to 0) Over time t14), control for eliminating the lost motion LM is executed. For this reason, it is possible to ensure a long control time for eliminating the lost motion LM, and to reduce the speed at which the plurality of joints are operated synchronously as in the speed fluctuation pattern P22. As a result, the trajectory error in the control for eliminating the lost motion LM can be reduced, and the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot 10 can be further reduced.

・ロストモーションLMを解消する際に、最も長い時間を要する第1関節が最大限の速度で動作させられる。このため、ロストモーションLMを解消するまでの時間を更に短縮することができる。したがって、先読み部により読み込まれた動作指令が実行されるまでの待機時間が短い場合に有効である。   When the lost motion LM is eliminated, the first joint that requires the longest time is operated at the maximum speed. For this reason, the time until the lost motion LM is eliminated can be further shortened. Therefore, it is effective when the waiting time until the operation command read by the prefetching unit is executed is short.

・推定部により抽出されてロストモーションLMが推定された第1,第2関節について、その第1,第2関節のロストモーションLM1,LM2を解消するようにサーボモータ31を回転させる速度変動パターンP11,P22がそれぞれ作成される(S16)。すなわち、ロストモーションLM1,LM2をそれぞれ解消する必要のある第1,第2関節が抽出され、その第1,第2関節についてロストモーションLM1,LM2を解消するサーボモータ31の速度変動パターンP11,P22がそれぞれ作成される。そして、作成された速度変動パターンP11,P22が実行されるため、対象となる第1,第2関節のロストモーションLM1,LM2を解消することができる。   A speed variation pattern P11 for rotating the servo motor 31 so as to eliminate the lost motions LM1 and LM2 of the first and second joints extracted from the estimation unit and estimated for the lost motion LM. , P22 are created (S16). That is, the first and second joints that need to eliminate the lost motions LM1 and LM2 are extracted, and the speed fluctuation patterns P11 and P22 of the servo motor 31 that eliminate the lost motions LM1 and LM2 for the first and second joints are extracted. Are created. And since the created speed fluctuation patterns P11 and P22 are executed, the lost motions LM1 and LM2 of the first and second joints to be processed can be eliminated.

・読込部により読み込まれた指令が動作指令である場合に(S12:YES)、推定部により、読込部により動作指令が読み込まれる前に実行された動作指令と読込部により読み込まれた動作指令とに基づいて、それらの動作指令が連続して実行される際に発生するロストモーションLMが推定される(S20)。そして、作成部により、読込部により読み込まれた動作指令及び推定部により推定されたロストモーションLMに基づいて、ロストモーションLMを縮小させてから複数の関節を同期動作させる動作パターンが作成される(S21)。   -When the command read by the reading unit is an operation command (S12: YES), the estimation unit executes the operation command executed before the reading unit reads the operation command and the operation command read by the reading unit. Based on the above, the lost motion LM generated when these operation commands are successively executed is estimated (S20). Then, based on the motion command read by the reading unit and the lost motion LM estimated by the estimation unit, the creation unit creates a motion pattern that causes the plurality of joints to operate synchronously after reducing the lost motion LM ( S21).

すなわち、読込部により読み込まれた指令が動作指令である場合には、次の動作指令を実行するまでに時間がないため、予めロストモーションLMを縮小させる制御を含む速度変動パターンP14,P17,P16(P25,P27)が作成される。その後、実行部により、作成部により作成された動作パターンが実行される(S22)。したがって、ロストモーションLMが縮小された後に動作指令が実際に実行されるようになり、ロボット10の多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することができる。その結果、連続した動作が実行されるロボット10においても、ロストモーションLMを解消して、軌道誤差を更に縮小することができる。   That is, when the command read by the reading unit is an operation command, there is no time until the next operation command is executed, and thus speed fluctuation patterns P14, P17, and P16 including control for reducing the lost motion LM in advance. (P25, P27) is created. Then, the operation pattern created by the creation unit is executed by the execution unit (S22). Accordingly, the operation command is actually executed after the lost motion LM is reduced, and the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot 10 can be further reduced. As a result, even in the robot 10 in which continuous motion is executed, the lost motion LM can be eliminated and the trajectory error can be further reduced.

・作成部により、ロストモーションLMを縮小させる期間の終了部分に、複数の関節を同期動作させる期間の開始部分を重複させるように動作パターンが作成される。すなわち、図9に示すように、速度変動パターンP14の終了部分に、速度変動パターンP16の開始部分を重複させている。このため、動作指令に基づく同期動作(速度変動パターンP16)の開始時期を早めることができ、ロストモーションLM1の縮小から同期動作へと円滑に移行させることができる。特に、ロボット10では、次の動作の実行が遅れることを抑制する効果が高い。   The operation pattern is generated by the generation unit so that the end portion of the period for reducing the lost motion LM overlaps the start portion of the period for synchronously operating a plurality of joints. That is, as shown in FIG. 9, the start portion of the speed variation pattern P16 is overlapped with the end portion of the speed variation pattern P14. For this reason, the start time of the synchronous operation (speed fluctuation pattern P16) based on the operation command can be advanced, and the lost motion LM1 can be smoothly shifted from the reduction to the synchronous operation. In particular, the robot 10 is highly effective in suppressing the execution of the next operation from being delayed.

・作成部により、ロストモーションLM1が所定量(許容回転誤差Δθ1)未満に縮小された時刻t24に、複数の関節の同期動作を開始するように速度変動パターンP16,P27が作成される。このため、動作指令に基づく同期動作の開始時期を早めつつ、ロストモーションLM1を所定量未満に縮小することができる。   The speed variation patterns P16 and P27 are created by the creating unit so as to start the synchronous operation of the plurality of joints at time t24 when the lost motion LM1 is reduced to less than a predetermined amount (allowable rotation error Δθ1). For this reason, it is possible to reduce the lost motion LM1 to less than a predetermined amount while advancing the start time of the synchronous operation based on the operation command.

・ロストモーションLMを所定量未満に縮小するために最も長い時間を要する第1関節の動作時間に合わせて、第2関節の動作時間が延長されるように速度変動パターンP25が作成される。このため、ロストモーションLM1を確実に所定量未満に縮小させつつ、ロストモーションLM1,LM2を縮小させる制御に要する時間(時刻0〜時刻t24)を必要最小限とすることができる。   The speed variation pattern P25 is created so that the operation time of the second joint is extended in accordance with the operation time of the first joint that takes the longest time to reduce the lost motion LM to less than a predetermined amount. Therefore, it is possible to minimize the time (time 0 to time t24) required for the control to reduce the lost motions LM1 and LM2 while reliably reducing the lost motion LM1 to less than a predetermined amount.

・作成部により、動作時間が延長された第2関節について、ロストモーションLM2を所定量(許容回転誤差Δθ2)未満に縮小した後も更に縮小させるように速度変動パターンP25が作成される。すなわち、動作時間が延長された第2関節では、ロストモーションLM2を所定量未満に縮小させた後に、延長された動作時間(時刻t22〜時刻t24)を用いてロストモーションLM2を更に縮小させている。その結果、ロボット10の多軸同期動作時の軌跡誤差を一層縮小することができる。   The creation unit creates the speed fluctuation pattern P25 so that the lost motion LM2 is further reduced after being reduced to less than a predetermined amount (allowable rotation error Δθ2) for the second joint whose operation time is extended. That is, in the second joint in which the operation time is extended, after the lost motion LM2 is reduced to less than a predetermined amount, the lost motion LM2 is further reduced using the extended operation time (time t22 to time t24). . As a result, the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot 10 can be further reduced.

・ロストモーションLMを所定量未満に縮小する際に、最も長い時間を要する第1関節を最大限の速度で動作させるように動作パターンP14が作成される(S21)。このため、ロストモーションLM1を所定量未満に縮小するまでの時間を更に短縮することができる。   When the lost motion LM is reduced below a predetermined amount, an operation pattern P14 is created so that the first joint that requires the longest time is operated at the maximum speed (S21). For this reason, it is possible to further shorten the time until the lost motion LM1 is reduced to less than a predetermined amount.

なお、上記第1実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。   The first embodiment can be implemented with the following modifications.

・図7において、ロストモーションLM1,LM2を解消する制御の期間を、次の動作指令が実行されるまでの期間のうちの一定期間とすることもできる。この場合には、以前に読み込まれた動作指令の実行が終了してからロストモーションLM1,LM2を解消する制御を開始するまで、あるいはロストモーションLM1,LM2を解消してから次の動作指令を実行するまでに、待機期間が発生することとなる。   In FIG. 7, the control period for eliminating the lost motions LM1 and LM2 may be a fixed period of time until the next operation command is executed. In this case, the execution of the next motion command is executed after the execution of the previously read motion command is completed until the control to cancel the lost motion LM1, LM2 is started, or after the lost motion LM1, LM2 is resolved. Until this happens, a waiting period will occur.

・図9において、ロストモーションLMを所定量未満に縮小するために最も長い時間を要する第1関節の動作時間に合わせて、第2関節のロストモーションLM2が所定量未満に縮小されるように第2関節の動作時間を延長してもよい。すなわち、時刻t24においてロストモーションLM2の残りが許容回転誤差Δθ2となるように、第2関節の速度変動パターンを作成してもよい。この場合には、第2関節の回転速度を更に低下させることができる。   In FIG. 9, the second joint lost motion LM2 is reduced below the predetermined amount in accordance with the operation time of the first joint that takes the longest time to reduce the lost motion LM below the predetermined amount. The operation time of the two joints may be extended. That is, the speed variation pattern of the second joint may be created so that the remaining lost motion LM2 becomes the allowable rotation error Δθ2 at time t24. In this case, the rotation speed of the second joint can be further reduced.

・解消部は、ロストモーションLMを解消するために最も長い時間を要する関節の動作時間に合わせて、他の関節の動作時間を延長することで、複数の関節を同期動作させるようにしてもよい。例えば、図7において、第1関節の速度変動パターンP11の終了時刻が、次の動作指令の速度変動パターンP12の開始時刻t14よりも早い場合に、速度変動パターンP11に合わせて、第2関節の動作時間を延長してもよい。すなわち、第2関節の速度変動パターンP22の終了時刻を、第1関節の速度変動パターンP11の終了時刻に合わせてもよい。   -The cancellation unit may synchronize multiple joints by extending the operation time of other joints in accordance with the operation time of the joint that takes the longest time to eliminate the lost motion LM. . For example, in FIG. 7, when the end time of the speed fluctuation pattern P11 of the first joint is earlier than the start time t14 of the speed fluctuation pattern P12 of the next motion command, the second joint is synchronized with the speed fluctuation pattern P11. The operating time may be extended. That is, the end time of the speed fluctuation pattern P22 of the second joint may be matched with the end time of the speed fluctuation pattern P11 of the first joint.

上記構成によれば、ロストモーションLMを解消するために最も長い時間を要する第1関節の動作時間に合わせて、第2関節の動作時間が延長されることで、複数の関節が同期動作させられる。このため、ロストモーションLM1,LM2を確実に解消しつつ、ロストモーションLM1,LM2を解消する制御に要する時間を必要最小限とすることができる。   According to the above configuration, a plurality of joints can be operated synchronously by extending the operation time of the second joint in accordance with the operation time of the first joint that takes the longest time to eliminate the lost motion LM. . For this reason, it is possible to minimize the time required for the control for eliminating the lost motions LM1 and LM2 while reliably eliminating the lost motions LM1 and LM2.

(第2実施形態)
以下、ロボット動作制御の処理を一部変更した第2実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図5のS20〜S22の処理を、図14に示すようにS31〜S34の処理に変更するとともに、S18とS19との間にも同様のS31〜S34の処理を追加している。その他の構成については第1実施形態と同一であるため、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment in which the robot operation control process is partially changed will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the processing of S20 to S22 in FIG. 5 is changed to the processing of S31 to S34 as shown in FIG. 14, and the same processing of S31 to S34 is added between S18 and S19. Yes. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof will be omitted by giving the same reference numerals.

S12の判定において、読み込まれた指令が動作指令であると判定した場合は(YES)、読み込まれた動作指令の速度変動パターンを作成する(S31)。具体的には、複数の関節を同期動作させるように、各関節の速度変動パターンを作成する。そして、作成された各関節の速度変動パターンの中に、関節の動作方向を反転させる反転パターン(速度反転パターン)が含まれているか否か判定する(S32)。   If it is determined in S12 that the read command is an operation command (YES), a speed variation pattern of the read operation command is created (S31). Specifically, a speed variation pattern of each joint is created so that a plurality of joints are operated synchronously. Then, it is determined whether or not the created speed variation pattern of each joint includes a reversal pattern (speed reversal pattern) for reversing the motion direction of the joint (S32).

例えば、図15に示すように、第2軸線J2を回転中心とする第2関節において、回転速度が正と負との間で変化する場合は、第2関節の速度変動パターンP28の中に反転パターン(一点鎖線部分のうち時刻t31〜時刻t32の部分)が含まれていると判定する。S32の判定において、作成された各関節の速度変動パターンの中に、関節の動作方向を反転させる反転パターンが含まれていると判定した場合は(YES)、作成された速度変動パターンP28(反転パターン)において、反転を開始する時期を早くするように速度変動パターンP28を補正する(S33)。すなわち、反転を開始する時刻を、時刻t31から時刻t33へ変更する。詳しくは、速度変動パターンP28において反転を開始してから反転を終了するまでの期間Trの半分の期間だけ、速度変動パターンP28において反転を開始する時期を早くするように速度変動パターンP28を補正する。   For example, as shown in FIG. 15, when the rotation speed changes between positive and negative in the second joint having the second axis J2 as the rotation center, it is inverted in the speed fluctuation pattern P28 of the second joint. It is determined that the pattern (the portion from time t31 to time t32 in the dashed-dotted line portion) is included. If it is determined in S32 that the created speed fluctuation pattern of each joint includes a reversal pattern that reverses the motion direction of the joint (YES), the created speed fluctuation pattern P28 (reverse In (Pattern), the speed variation pattern P28 is corrected so as to advance the timing for starting the inversion (S33). That is, the time for starting the inversion is changed from time t31 to time t33. Specifically, the speed fluctuation pattern P28 is corrected so that the time at which the inversion is started in the speed fluctuation pattern P28 is advanced by only half the period Tr from the start of inversion in the speed fluctuation pattern P28 to the end of the inversion. .

図14に戻り、S34では、各関節の速度変動パターンを実行する。そして、これらの速度変動パターンに基づいて、各サーボモータ31を駆動する電流値を算出し、算出された電流値で各サーボモータ31を駆動させる。また、S32の判定において、作成された各関節の速度変動パターンの中に、関節の動作方向を反転させる反転パターンが含まれていないと判定した場合は(NO)、S31で作成された速度変動パターンを補正せず、S34の処理を実行する。その後、この一連の処理を一旦終了し(END)、ロボット10を動作プログラムにより続けて動作させる場合には、再度S11の処理から実行する。   Returning to FIG. 14, in S34, the speed variation pattern of each joint is executed. Based on these speed fluctuation patterns, a current value for driving each servo motor 31 is calculated, and each servo motor 31 is driven with the calculated current value. In the determination of S32, if it is determined that the reversal pattern for reversing the motion direction of the joint is not included in the created speed variation pattern of each joint (NO), the speed variation created in S31. The process of S34 is executed without correcting the pattern. Thereafter, the series of processes is temporarily ended (END), and when the robot 10 is continuously operated by the operation program, the process is executed again from S11.

また、S18において次の動作指令の速度変動パターンを作成した後も、その作成された速度変動パターンについて、上記S32,S33の処理を実行する。そして、各関節の速度変動パターンを実行する(S19)。その後、この一連の処理を一旦終了し(END)、ロボット10を動作プログラムにより続けて動作させる場合には、再度S11の処理から実行する。   Further, even after the speed fluctuation pattern of the next operation command is created in S18, the processes of S32 and S33 are executed for the created speed fluctuation pattern. Then, the speed variation pattern of each joint is executed (S19). Thereafter, the series of processes is temporarily ended (END), and when the robot 10 is continuously operated by the operation program, the process is executed again from S11.

なお、S31の処理が作成部としての処理に相当し、S32の処理が判定部としての処理に相当し、S33の処理が補正部としての処理に相当し、S34の処理が実行部としての処理に相当する。   The process of S31 corresponds to the process as the creating unit, the process of S32 corresponds to the process as the determination unit, the process of S33 corresponds to the process as the correction unit, and the process of S34 is the process as the execution unit. It corresponds to.

図16に、図14のS31〜S34の処理による作用を比較例と併せて示す。破線M1で示す比較例のサーボモータ31の回転角度では、時刻t31においてロボット10のアームの動作方向を反転させ始める時に、サーボモータ31の回転方向を反転させ始めている。このため、破線A1で示すアームの回転角度が、二点鎖線ARで示す理想的なアームの回転角度から大きくずれている。これに対して、実線M2で示す本実施形態のサーボモータ31の回転角度では、時刻t31においてロボット10のアームの動作方向を反転させ始めるよりも前の時刻t33に、サーボモータ31の回転方向を反転させ始めている。このため、実線A2で示すアームの回転角度と、二点鎖線ARで示す理想的なアームの回転角度とのずれが小さくなっている。   FIG. 16 shows the effect of the processes of S31 to S34 in FIG. 14 together with the comparative example. At the rotation angle of the servo motor 31 of the comparative example indicated by the broken line M1, when the operation direction of the arm of the robot 10 is started to be reversed at time t31, the rotation direction of the servo motor 31 is started to be reversed. For this reason, the rotation angle of the arm indicated by the broken line A1 is greatly deviated from the ideal rotation angle of the arm indicated by the two-dot chain line AR. On the other hand, at the rotation angle of the servo motor 31 of the present embodiment indicated by the solid line M2, the rotation direction of the servo motor 31 is changed at time t33 before starting to reverse the operation direction of the arm of the robot 10 at time t31. It is starting to flip. For this reason, the deviation between the rotation angle of the arm indicated by the solid line A2 and the ideal rotation angle of the arm indicated by the two-dot chain line AR is small.

図17に、図14のS31〜S34の処理によるロボット10のアームの軌跡を比較例と併せて示す。ここでは、x軸方向の位置を一定に維持しつつ、y軸方向へハンド部18を移動させる動作を例として示す。破線H1で示す比較例のハンド部18の動作軌跡では、y=0以降においてx軸方向の位置が大きくずれている。これに対して、実線H2で示す本実施形態のハンド部18の動作軌跡では、y=0よりも若干前から若干後までx軸方向の位置がずれているものの、そのずれ量は比較例よりも小さくなっている。   FIG. 17 shows the trajectory of the arm of the robot 10 by the processing of S31 to S34 in FIG. 14 together with a comparative example. Here, an operation of moving the hand unit 18 in the y-axis direction while keeping the position in the x-axis direction constant is shown as an example. In the operation locus of the hand portion 18 of the comparative example indicated by the broken line H1, the position in the x-axis direction is greatly shifted after y = 0. On the other hand, in the operation locus of the hand unit 18 of the present embodiment indicated by the solid line H2, the position in the x-axis direction is slightly deviated from slightly before to slightly after y = 0. Is also getting smaller.

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。   The embodiment described above has the following advantages.

・読込部により、動作プログラムに含まれる指令が順次読み込まれる(S11)。そして、作成部により、読込部により読み込まれた指令に基づいて、複数の関節を同期動作させる速度変動パターンが作成される(S31)。   The command included in the operation program is sequentially read by the reading unit (S11). Then, based on the command read by the reading unit, the creating unit creates a speed variation pattern that causes a plurality of joints to operate synchronously (S31).

ここで、判定部により、作成部により作成された速度変動パターンの中に関節の動作方向を反転させる反転パターン(速度反転パターン)が含まれているか否か判定される(S32)。すなわち、関節の動作方向が反転される場合にロストモーションLMが発生するため、速度変動パターンの中に関節の動作方向を反転させる反転パターンが含まれているか否か判定する。そして、判定部により反転パターンが含まれていると判定された場合に(S32:YES)、補正部により、反転パターンにおいて反転を開始する時期を早くするように、作成部により作成された動作パターンが補正される(S33)。すなわち、図15に示すように、速度変動パターンP28において反転を開始する時刻を、時刻t31から時刻t33へ早くする。その後、実行部により、補正部により補正された動作パターンが実行される(S34)。   Here, the determination unit determines whether or not the speed variation pattern created by the creation unit includes a reversal pattern (speed reversal pattern) for reversing the motion direction of the joint (S32). That is, since the lost motion LM is generated when the motion direction of the joint is reversed, it is determined whether or not the speed variation pattern includes a reverse pattern that reverses the motion direction of the joint. Then, when the determination unit determines that the reverse pattern is included (S32: YES), the correction unit generates an operation pattern generated by the generation unit so as to advance the timing of inversion in the reverse pattern. Is corrected (S33). That is, as shown in FIG. 15, the time at which inversion starts in the speed variation pattern P28 is advanced from time t31 to time t33. Thereafter, the operation pattern corrected by the correction unit is executed by the execution unit (S34).

このため、実際に関節が動作させられて動作方向が反転し始めてからロストモーションLMを縮小させるのではなく、ロストモーションLMを縮小させるように予め速度変動パターンP28を補正しておくことができる。その結果、ロボット10の多軸同期動作時の軌跡誤差を更に縮小することができる。ロボット10では、同一の動作が繰り返し実行されることが多いため、その動作中にロストモーションLMが発生する場合に、そのロストモーションLMを毎回縮小させることのできる利点は大きい。   For this reason, the speed fluctuation pattern P28 can be corrected in advance so as to reduce the lost motion LM instead of reducing the lost motion LM after the joint is actually operated and the operation direction starts to reverse. As a result, the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot 10 can be further reduced. In the robot 10, since the same operation is often repeatedly executed, when the lost motion LM is generated during the operation, there is a great advantage that the lost motion LM can be reduced every time.

・速度変動パターンP28において反転を開始してから反転を終了するまでの期間Trの半分の期間だけ、速度変動パターンP28において反転を開始する時期を早くするように速度変動パターンP28が補正される。したがって、図16において、実線M2で示すように関節(アーム)の動作方向の反転に際して反転パターンが前後に均等に設定されるため、実線A2で示すように反転に際してロストモーションLMが前後の一方側に偏ることを抑制することができる。その結果、ロボット10の多軸同期動作時の軌跡誤差を一層縮小することができる。   The speed fluctuation pattern P28 is corrected so as to advance the timing of inversion in the speed fluctuation pattern P28 by a half period of the period Tr from the start of inversion in the speed fluctuation pattern P28 to the end of inversion. Therefore, in FIG. 16, since the reversal pattern is set back and forth evenly when the motion direction of the joint (arm) is reversed as indicated by the solid line M2, the lost motion LM is one side of the front and rear when reversing as indicated by the solid line A2. Can be suppressed. As a result, the trajectory error during the multi-axis synchronous operation of the robot 10 can be further reduced.

なお、上記第2実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。   In addition, the said 2nd Embodiment can also be deform | transformed and implemented as follows.

・速度変動パターンP28において反転を開始してから反転を終了するまでの期間Trの半分の期間よりも、若干長い期間又は若干短い期間だけ、速度変動パターンP28において反転を開始する時期を早くするように速度変動パターンP28を補正することもできる。   The timing for starting the inversion in the speed fluctuation pattern P28 is advanced by a slightly longer period or a slightly shorter period than the half of the period Tr from the start of the inversion in the speed fluctuation pattern P28 to the end of the inversion. In addition, the speed fluctuation pattern P28 can be corrected.

上記の各実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。   The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented as follows, for example.

・垂直多関節型の6軸ロボットに限らず、水平多関節型の4軸ロボット等、それ以外の型式や軸数のロボットを採用することもできる。   The robot is not limited to a vertical articulated 6-axis robot, but may be a robot with other types or number of axes such as a horizontal articulated 4 axis robot.

・動作プログラムの言語は、図3,4に示した言語に限らず、任意のプログラム言語を採用することができる。   The language of the operation program is not limited to the languages shown in FIGS. 3 and 4, and any program language can be adopted.

10…ロボット、18…ハンド部、20…制御装置、21…CPU、31…サーボモータ、32…エンコーダ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Robot, 18 ... Hand part, 20 ... Control apparatus, 21 ... CPU, 31 ... Servo motor, 32 ... Encoder.

Claims (8)

動作プログラムを実行することにより、ロボットの複数の関節を同期動作させる制御装置であって、
前記動作プログラムに含まれる指令を順次読み込む読込部と、
前記読込部により読み込まれた前記指令が動作指令である場合に、前記読込部により前記動作指令が読み込まれる前に実行された動作指令と前記読込部により読み込まれた前記動作指令とに基づいて、それらの動作指令が連続して実行される際に発生するロストモーションを推定する推定部と、
前記読込部により読み込まれた前記動作指令及び前記推定部により推定された前記ロストモーションに基づいて、前記ロストモーションを縮小させてから前記複数の関節を同期動作させる動作パターンを作成する作成部と、
前記作成部により作成された前記動作パターンを実行する実行部と、
を備えることを特徴とするロボットの制御装置。
A control device that synchronously operates a plurality of joints of a robot by executing an operation program,
A reading unit for sequentially reading commands included in the operation program;
When the command read by the reading unit is an operation command, based on the operation command executed before the operation command is read by the reading unit and the operation command read by the reading unit, An estimation unit that estimates a lost motion that occurs when these operation commands are continuously executed;
Based on the operation command read by the reading unit and the lost motion estimated by the estimation unit, a creation unit for creating an operation pattern for synchronously operating the plurality of joints after reducing the lost motion;
An execution unit that executes the operation pattern created by the creation unit;
A robot control device comprising:
前記作成部は、前記ロストモーションを縮小させる期間の終了部分に、前記複数の関節を同期動作させる期間の開始部分を重複させるように前記動作パターンを作成する請求項1に記載のロボットの制御装置。   2. The robot control device according to claim 1, wherein the creation unit creates the motion pattern such that a start portion of a period in which the plurality of joints are synchronously operated overlaps an end portion of a period in which the lost motion is reduced. . 前記作成部は、前記ロストモーションが所定量未満に縮小された時に、前記複数の関節の同期動作を開始するように前記動作パターンを作成する請求項2に記載のロボットの制御装置。   The robot control device according to claim 2, wherein the creation unit creates the motion pattern so as to start a synchronous motion of the plurality of joints when the lost motion is reduced to less than a predetermined amount. 前記作成部は、前記ロストモーションを前記所定量未満に縮小するために最も長い時間を要する前記関節の動作時間に合わせて、他の関節の動作時間を延長するように前記動作パターンを作成する請求項3に記載のロボットの制御装置。   The creation unit creates the motion pattern so as to extend the motion time of another joint in accordance with the motion time of the joint that takes the longest time to reduce the lost motion to less than the predetermined amount. Item 4. The robot control device according to Item 3. 前記作成部は、前記動作時間が延長された前記関節について、前記ロストモーションを前記所定量未満に縮小した後も更に縮小させるように前記動作パターンを作成する請求項4に記載のロボットの制御装置。   The robot control apparatus according to claim 4, wherein the creation unit creates the motion pattern so that the lost motion is further reduced after the lost motion is reduced to less than the predetermined amount for the joint with the extended operation time. . 前記作成部は、前記ロストモーションを前記所定量未満に縮小する際に、最も長い時間を要する前記関節を最大限の速度で動作させるように前記動作パターンを作成する請求項3〜5のいずれか1項に記載のロボットの制御装置。   The said creation part creates the said motion pattern so that the said joint which requires the longest time may be operated at the maximum speed, when reducing the said lost motion to less than the said predetermined amount. The robot control device according to item 1. 各関節には、関節を動作させる駆動源であるサーボモータ、前記サーボモータの出力軸に設けられたギヤ、及び前記ギヤと噛み合うギヤを有する減速機が設けられており、
前記推定部は、前記読込部により前記動作指令が読み込まれる前に動作指令が実行された際の前記サーボモータの回転方向と、前記読込部により読み込まれた前記動作指令が実行される際の前記サーボモータの回転方向とが反対となる関節を抽出し、前記抽出された関節について、その関節の前記サーボモータの前記ギヤと前記減速機の前記ギヤとのバックラッシュ量に基づいて、前記ロストモーションを推定する請求項1〜6のいずれか1項に記載のロボットの制御装置。
Each joint is provided with a reduction gear having a servo motor as a drive source for operating the joint, a gear provided on the output shaft of the servo motor, and a gear meshing with the gear,
The estimation unit includes a rotation direction of the servo motor when the operation command is executed before the operation command is read by the reading unit, and the operation command when the operation command read by the reading unit is executed. Extracting a joint having a rotation direction opposite to the rotation direction of the servo motor, and, for the extracted joint, the lost motion based on a backlash amount between the gear of the servo motor of the joint and the gear of the speed reducer The robot control apparatus according to claim 1, wherein the controller is estimated.
前記作成部は、前記推定部により抽出されて前記ロストモーションが推定された関節について、その関節の前記ロストモーションを縮小させるように前記サーボモータを回転させる速度変動パターンを作成する請求項7に記載のロボットの制御装置。   The creation unit creates a speed variation pattern for rotating the servo motor so as to reduce the lost motion of the joint extracted from the estimation unit and estimated for the lost motion. Robot control device.
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