JP2014042984A - ロボットシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】制御部26は、外乱負荷トルク値の符号が互いに異なる任意の2つの検出対象軸を衝突判断軸として抽出し、これら衝突判断軸に加わる外乱負荷トルク値の差分の絶対値に基づいてロボットのリンクに対する衝突を検出するリンク衝突検出制御を行う。上記差分の絶対値は、任意の2つの検出対象軸に加わる外乱負荷トルク値の絶対値を加算したものと等しくなるので、各検出対象軸にそれぞれ加わる外乱負荷トルク値と比べて非常に高い値となる。
【選択図】図3
Description
以下、本発明の第1の実施形態について図1〜図9を参照しながら説明する。
図1は、一般的な産業用ロボットのシステム構成を示している。この図1に示すロボットシステム1は、ロボット2と、ロボット2を制御するコントローラ3と、コントローラ3に接続されたティーチングペンダント4とから構成されている。
Td=Tg−Te …(1)
図5は、ロボット2の構成を模式的に示す図であり、検出対象軸(J2、J3、J5)以外の軸は省略している。図5に示すように、第3軸J3および第5軸J5の間のリンク(第1の上アーム8および第2の上アーム9)に対し、図示の外力(負荷)が加えられると、各検出対象軸には図示の外乱負荷トルクが生じる。すなわち、第2軸J2には+150[kgf・cm]の外乱負荷トルクが生じ、第3軸J3には+100[kgf・cm]の外乱負荷トルクが生じ、第5軸J5には−100[kgf・cm]の外乱負荷トルクが生じる。
まず、図9のステップS1では、ロボット2の全ての軸、すなわち第1軸J1〜第6軸J6のそれぞれに加わる外乱負荷トルク値を求める。このステップS1の後は、ステップS2のリンク衝突検出制御と、ステップS3の各軸衝突検出制御とを並行して行う。なお、これらステップS2、S3は、いずれかを先に実行するようにしてもよい。
以下、第1の実施形態に対し、総合衝突検出制御の内容を変更した第2の実施形態について図10を参照しながら説明する。
図10は、第1の実施形態における図9相当図である。図10に示す総合衝突検出制御は、図9に示した第1の実施形態の総合衝突検出制御に対し、ステップS3の各軸衝突検出制御に代えてステップS13の手先衝突検出制御を行う点と、ステップS5の報知制御に代えてステップS15の報知制御を行う点とが異なっている。
以下、上記各実施形態に対し、対象とするロボットを変更した第3の実施形態について図11を参照しながら説明する。
図11は、第1の実施形態における図1相当図である。この図11に示すロボットシステム61は、第1の実施形態におけるロボットシステム1に対し、6軸の垂直多関節型ロボットとして構成されたロボット2に代えて、4軸の水平多関節型ロボットとして構成されたロボット62を用いている点が異なっている。
以下、上記各実施形態に対し、リンク衝突制御の内容を変更した本発明の第4の実施形態について説明する。
上記各実施形態のリンク衝突検出制御では、検出対称軸に加わる外乱負荷トルクの値に基づいてリンクに対する衝突を検出していたが、本実施形態では、全ての軸(J1〜J6)に加わる外乱負荷トルクの値に基づいて以下のようにリンクに対する衝突を検出する点が異なっている。すなわち、制御部26は、各軸に加わる外乱負荷トルクをX、Y、Z方向の各成分に分割して考え、そのうちの所定方向成分(本実施形態ではY方向成分)を抽出し、抽出した所定方向成分としきい値とを比較することで衝突の検出を行う。
Tn=τn*an*b …(2)
a1=(0,0,1) …(3)
a2=(0,1,0) …(4)
a3=(0,1,0) …(5)
a4=(1,0,0) …(6)
a5=(0,1,0) …(7)
a6=(1,0,0) …(8)
b=(0,1,0) …(9)
T1=60*(0,0,1)*(0,1,0)=0 …(10)
T2=50*(0,1,0)*(0,1,0)=50 …(11)
T3=−40*(0,1,0)*(0,1,0)=−40 …(12)
T4=30*(1,0,0)*(0,1,0)=0 …(13)
T5=20*(0,1,0)*(0,1,0)=20 …(14)
T6=10*(1,0,0)*(0,1,0)=0 …(15)
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形または拡張が可能である。
トルク値推定部44は、ロボット2に所定の動作を行わせるためにモータMに発生させる必要があるトルクの値(推定トルク値)を、モータ制御に用いられる所定の指令値を用いて推定する構成であればよい。
検出対象軸に生じる外乱負荷トルク値のうち、互いに符号の異なる組み合わせが2つ以上存在する場合、制御部26は、互いの距離が最も遠いものを衝突判断軸として抽出してもよい。2つの検出対象軸の外乱負荷トルク値は、てこの原理に基づいて考えれば、これらの距離が遠くなるほど高くなる。従って、このような構成によれば、外乱負荷トルク値の差分の絶対値は最も高い値を示すことになり、衝突の検出感度が向上する。
上記各実施形態では、本発明を6軸の垂直多関節型のロボット2または4軸の水平多関節型ロボット62に適用した例を説明したが、本発明は、各軸をモータにより駆動する構成であって、互いに同一方向の軸芯を持つとともに互いの間にリンクが存在する軸を備えたロボット全般に適用可能である。
Claims (1)
- ロボットに設けられ、互いに同一方向の軸心を持つとともに互いの間にリンクが存在する検出対象軸を含む複数の軸と、
前記複数の軸をそれぞれ駆動するための複数のモータと、
前記モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
外部から与えられる指令値に従って前記モータの駆動を制御する駆動制御手段と、
前記指令値を用いて前記検出対象軸に生じる推定トルク値を推定するトルク値推定手段と、
前記電流検出手段の検出値を用いて前記検出対象軸に生じる発生トルク値を演算するトルク値演算手段と、
前記推定トルク値と前記発生トルク値との差分から外部より前記検出対象軸に加わる外乱負荷トルクの値を演算する外乱演算手段と、
前記外乱負荷トルク値の符号が互いに異なる任意の2つの前記検出対象軸を衝突判断軸として抽出する衝突判断軸抽出手段と、
前記衝突判断軸に対応した2つの外乱負荷トルク値の差分の絶対値を求め、その絶対値が所定のしきい値を超えた場合には当該衝突判断軸間に存在するリンクに対する衝突が発生していると判断する衝突判断手段と、
を備え、
前記衝突判断軸抽出手段は、前記外乱負荷トルク値の符号が互いに異なる任意の2つの前記検出対象軸のうち、互いの距離が最も遠いものを衝突判断軸として抽出することを特徴とするロボットシステム。
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