JP2014124761A - 多関節ロボット、搬送システム及び多関節ロボットの制御方法 - Google Patents
多関節ロボット、搬送システム及び多関節ロボットの制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 外力に倣って関節を動作させる倣い制御を遂行することができる多関節ロボットを提供する。
【解決手段】 ロボット4は、6自由度のロボット本体7とロボット側制御器8とを備えている。ロボット側制御器8は、ロボット側制御部75と、現在値検出部72と、指令値出力部73と、目標値設定部74とを有している。ロボット側制御部75は、入力される6つの制御変数に関する目標値に基づいてロボット本体7の各関節の動きを制御し、現在値検出部72は、全ての制御変数の現在値を算出するようになっている。指令値出力部73は、Z座標値を除く残余の制御変数に関する指令値を目標値設定部74に出力し、目標値設定部74は、指令値出力部73からの指令値と現在値との差分、及びZ座標値の現在値の微分値を前記目標値に設定し、ロボット側制御部75に出力する
【選択図】 図2
【解決手段】 ロボット4は、6自由度のロボット本体7とロボット側制御器8とを備えている。ロボット側制御器8は、ロボット側制御部75と、現在値検出部72と、指令値出力部73と、目標値設定部74とを有している。ロボット側制御部75は、入力される6つの制御変数に関する目標値に基づいてロボット本体7の各関節の動きを制御し、現在値検出部72は、全ての制御変数の現在値を算出するようになっている。指令値出力部73は、Z座標値を除く残余の制御変数に関する指令値を目標値設定部74に出力し、目標値設定部74は、指令値出力部73からの指令値と現在値との差分、及びZ座標値の現在値の微分値を前記目標値に設定し、ロボット側制御部75に出力する
【選択図】 図2
Description
本発明は、複数の関数を有する多関節ロボット、それを備える搬送システム及び多関節ロボットの制御方法に関する。
ワークを搬送したりワークに加工を施したりするための装置として、多関節ロボットが知られている。この多関節ロボットは、複数の関節を有し、それらの関節を動かすための複数のサーボモータを備えている。多関節ロボットは、例えばワークの目標位置が入力されると、その入力された目標位置と現在位置との偏差に応じてサーボモータの動作(トルク)を制御してワークを目標位置に移動させるようになっている。そのため、多関節ロボットは障害物に接触して阻まれてもワークを目標位置に移動させようとしてサーボモータのトルクをさらに増大させ、その結果ワークや多関節ロボット自身が損傷することがある。
そのような事態を避けるべく、特許文献1に記載されるロボットでは、サーボモータのトルクを決める際に目標位置と現在位置との偏差に予め設定されているループゲインを乗じている。特許文献1のロボットでは、このループゲインによってロボットのサーボ系の柔らかさを設定することができ、柔らかくすることによって障害物に接触して阻まれた際にサーボモータのトルクが増大しないようにしている。
ところで、ロボットの分野では、ロボット単体だけでワークを移動させるのではなくてクレーン等の別の装置や人と協同して移動させることが求められている。例えば、クレーンによって吊り上げられたワークをロボットで案内したり、逆にロボットで持上げたワークを人の案内によって動かすことが望まれている。
特許文献1のロボットでは、確かにサーボ系の柔らかさを設定できるようになっているが、目標値が入力されればその目標値に向かってワークを動かすようにトルクを発生させる。それ故、クレーンや人がワークを動かそうとすると、ロボットは、動かした方向と逆方向のトルクをサーボモータに発生させる。つまり、ワークなどに作用する外力に倣ってワークを動かすことができず、クレーン又は人とロボットとを協働させてワークを移動させることができない。
そこで、本発明は、外力に倣って関節を動作させる倣い制御を遂行することができる多関節ロボットを提供することを目的としている。
本発明の多関節ロボットは、変位可能な複数の関節によって構成され、n個(n≧3)の制御変数を有するn自由度のロボット本体と、前記n個の制御変数に関する目標値を夫々入力することができ、且つ入力された前記目標値に基づいて前記ロボット本体の各関節の動きを制御する制御部と、前記n個の制御変数のうち少なくとも1つの所定の制御変数に関する現在値を検出する現在値検出部と、前記n個の制御変数のうち前記所定の制御変数を除く残余の制御変数に関する指令値を出力する指令値出力部と、前記現在値検出部で検出される前記現在値に基づく値と前記指令値出力部から出力される前記指令値に基づく値とを前記目標値に設定し、前記制御部に入力する目標値設定部とを備えるものである。
本発明に従えば、ロボット本体に外力が作用すると、目標値として現在値が入力される制御変数に関してはその外力に倣ってロボット本体を動かし、それ以外の制御変数に関して外力に関わらず入力される指令値になるようにロボット本体を動かす制御を遂行させることができる。即ち、現在値が目標値として入力される制御変数に関しては倣い制御を遂行させ、指令値が目標値として入力される制御変数に関しては剛性制御を遂行させることができる。
上記発明において、前記現在値検出部は、n個全ての前記制御変数に関する現在値を検出し、前記指令値に基づく値は、前記指令値とそれに対応する前記制御変数に関する前記現在値との差分であり、前記現在値に基づく値は、前記所定の制御変数に関する現在値の微分値であってもよい。
本発明に従えば、指令値と現在値の差分が目標値として入力されるので、指令値が入力される制御変数に関してフィードバック制御が遂行され、制御変数を精度良く目標値に近づけることができる。
上記発明において、前記複数の関節の変位量を夫々検出するための変位量検出器を備え、前記現在値検出部は、前記変位量検出器で検出される前記複数の関節の各変位量に基づいて前記現在値を検出するように構成されていてもよい。
本発明に従えば、現在値を正確に把握することができる。
上記発明において、前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値を含んでおり、前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、及び前記Z座標値のうちの少なくとも1つの座標値であってもよい。
本発明に従えば、現在値として検出されるX座標値、Y座標値、及びZ座標値のうちの所定の座標値について倣い制御を遂行させ、それらのうちの所定の値以外の残余の座標値については指令値通りの位置決め制御を遂行させることができる。例えば、現在値としてZ座標値を検出させるようにすれば、ロボット本体に関して上下方向以外(即ち、前後左右方向)については指令値通りに位置決めされ、上下方向についてはロボット本体に作用する外力に応じて動かすことができる。
上記発明において、前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値並びにオイラー角の角度O、角度A、及び角度Tを含んでおり、
前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの少なくとも1つの値であってもよい。
前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの少なくとも1つの値であってもよい。
本発明に従えば、現在値として検出される前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの所定の値について倣い制御を遂行させ、それらのうちの所定の値以外の残余の値については指令値通りの剛性制御を遂行させることができる。例えば、現在値として角度O、角度A、及び角度Tを検出させるようにすれば、ロボット本体に作用する外力に応じてロボット本体の姿勢を変更させることができる。
上記発明において、請求項4又は5に記載の前記多関節ロボットであって、ワークを水平方向に移動させて搬送するための前記多関節ロボットと、前記ワークを水平方向に移動可能に吊下げ、且つワークを昇降させる吊下げユニットを有する吊下げ装置とを備え、前記所定の制御変数は、前記Z座標値を含み、前記所定の制御変数以外の残余の制御変数は、前記X座標値及び前記Y座標値を含んでもよい。
本発明に従えば、ロボット本体の上下方向に動きに関してワークの昇降動作に倣わせることができる。他方、水平方向に関しては、目標値に対する位置決め精度を維持しつつワークの移動させることができる。即ち、ワークの上下方向の動きに対しては外力に対する倣い制御を遂行し、且つワークの水平方向の動きに対しては外力に左右されない位置決め制御を遂行させることができる。
上記発明において、前記吊下げ装置は、前記昇降ユニットによる前記ワークの昇降量を検出するための昇降量検出器を備え、前記現在値検出部は、前記昇降量検出器で検出されるワークの昇降量に基づいて前記Z座標値の変化量を前記所定の制御変数に関する現在値として検出してもよい。
本発明に従えば、吊下げ装置の動作に倣ってロボット本体を動かすことができる。
本発明の搬送システムは、変位可能な複数の関節によって構成され、X座標値、Y座標値及びZ座標値を含むn個(n≧3)の制御変数を有するn自由度のロボット本体と、前記n個の制御変数に関する目標値を夫々入力することができ且つ入力された前記目標値に基づいて前記ロボット本体の各関節の動きを制御するロボット側制御部と、前記前記n個の制御変数のうち少なくともX座標値及びY座標値に関する現在値を検出する現在値検出部と、前記n個の制御変数のうち少なくともX座標値及びY座標値に関する指令値を出力する指令値出力部と、前記指令値と前記現在値との差分を前記X座標値及びY座標値に関する目標値として設定して前記ロボット側制御部に入力する目標値設定部とを有し、前記目標値に基づいて各関節を動かしてワークを水平方向に移動させて搬送する多関節ロボットと、前記ワークを水平方向に移動可能に吊下げ且つワークを昇降させる吊下げユニットと、入力されるZ座標値に関する指令値に基づいて前記吊下げユニットの動作を制御する昇降用制御部と、前記昇降ユニットによる前記ワークの昇降量を検出する昇降量検出器とを有する吊下げ装置とを備え、前記目標値設定部は、前記昇降用制御部に入力されるZ座標値の指令値と前記昇降量検出器で検出される前記ワークの昇降量との差分を前記Z座標値に関する目標値として設定して前記ロボット側制御部に出力するように構成されているものである。
本発明に従えば、ロボット本体の上下方向に動きに関してワークの昇降動作に倣わせることができる。他方、水平方向に関しては、目標値に対する位置決め精度を維持しつつワークの移動させることができる。即ち、ワークの上下方向の動きに対しては外力に対する倣い制御を遂行し、且つワークの水平方向の動きに対しては外力に左右されない位置決め制御を遂行させることができる。
本発明の多関節ロボットの制御方法は、変位可能な複数の関節によって構成され、n個(n≧3)の制御変数を有するn自由度のロボット本体と、前記n個の制御変数に関する目標値を夫々入力することができ且つ入力された前記目標値に基づいて前記ロボット本体の各関節の動きを制御する制御部と、前記n個の制御変数のうち少なくとも1つの所定の前記制御変数に関する現在値を検出する現在値検出部と、前記n個の制御変数のうち前記所定の制御変数を除く残余の制御変数に関する指令値を出力する指令値出力部とを備える多関節ロボットの制御方法であって、前記現在値検出部が前記所定の制御変数に関する現在値を検出する現在値検出工程と、前記現在値検出部によって検出された前記現在値に基づく値と、前記指令値出力部から出力される前記指令値に基づく値が前記目標値として設定する目標値設定工程と、前記目標値設定工程で設定された前記目標値に基づいて前記制御部が前記ロボット本体の各関節の動きを制御する関節動作制御工程とを有する方法である。
本発明に従えば、ロボット本体に外力が作用すると、現在値が目標値として入力される制御変数に関してはその外力に倣ってロボット本体を動かし、それ以外の制御変数に関して外力に関わらず入力される指令値になるようにロボット本体を動かす制御を遂行させることができる。即ち、現在値が目標値として入力される制御変数に関しては倣い制御を遂行させ、指令値が目標値として入力される制御変数に関しては剛性制御を遂行させることができる。
上記発明において、前記現在値検出部は、n個全ての前記制御変数に関する現在値を検出し、前記現在値検出工程では、n個全ての前記制御変数に関する現在値が検出され、前記目標値設定工程では、前記指令値とそれに対応する前記制御変数に関する前記現在値との差分を前記指令値に基づく値とし、前記所定の制御変数に関する現在値の微分値を前記現在値に基づく値としてもよい。
本発明に従えば、指令値と現在値の差分が目標値として入力されるので、指令値が入力される制御変数に関してフィードバック制御が遂行され、制御変数を目標値に精度良く近づけることができる。
上記発明において、前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値を含んでおり、前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、及び前記Z座標値のうちの少なくとも1つの座標値であってもよい。
本発明に従えば、現在値として検出される前記X座標値、前記Y座標値、及び前記Z座標値のうちの所定の座標値について倣い制御を遂行させ、それらのうちの所定の値以外の残余の座標値については指令値通りの位置決め制御を遂行させることができる。例えば、現在値としてZ座標値を検出させるようにすれば、ロボット本体に関して上下方向以外については指令値通りに位置決め及び姿勢決めされ、上下方向についてはロボット本体に作用する外力に応じて動かすことができる。
上記発明において、前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値並びにロボット本体の姿勢であるオイラー角の角度O、角度A、及び角度Tを含んでおり、前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの少なくとも1つ所定の値であってもよい。
本発明に従えば、現在値として検出される前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの所定の値について倣い制御を遂行させ、それらのうちの所定の値以外の残余の値については指令値通りの位置決め制御及び姿勢決め制御を遂行させることができる。例えば、現在値として角度O、角度A、及び角度Tを検出させるようにすれば、ロボット本体に関して指令値通りに位置決めしつつ、姿勢についてはロボット本体に作用する外力に応じて変更することができる。
本発明によれば、外力に倣って関節を動作させる倣い制御を遂行することができる。
以下、本発明に係る実施形態の搬送システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明の便宜上使用するものであって、以下に説明する方向に限定するものではない。また、以下に説明する搬送システムは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施の形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。即ち、各実施形態の1つ1つの構成を削除したり組み合わせたりして別の実施形態を形成してもよい。
<第1実施形態>
[搬送システム]
図1を参照すると、搬送システム1は、ケーシング等の金属部品、成型前の金属素材、及び金属部品を製造するための金型等の重量ワークを搬送するためのシステムである。なお、搬送システム1の搬送対象は、重量ワークに限定されず、百キロ以下のワークであってもよい。以下では、搬送対象を単にワーク2と称する。この搬送システム1は、吊下げ装置3と、ロボット4とを備えており、吊下げ装置3とロボット4とを協働させてワーク2を搬送するようになっている。
[搬送システム]
図1を参照すると、搬送システム1は、ケーシング等の金属部品、成型前の金属素材、及び金属部品を製造するための金型等の重量ワークを搬送するためのシステムである。なお、搬送システム1の搬送対象は、重量ワークに限定されず、百キロ以下のワークであってもよい。以下では、搬送対象を単にワーク2と称する。この搬送システム1は、吊下げ装置3と、ロボット4とを備えており、吊下げ装置3とロボット4とを協働させてワーク2を搬送するようになっている。
[吊下げ装置]
吊下げ装置3は、ワーク2を吊下げて昇降させる吊下げ装置本体5と、吊下げ装置本体5の動きを制御する吊下げ側制御器6とを備えている。吊下げ装置本体5は、支持機構10と、昇降ユニット15と、吊下げ機構16とを備えており、支持機構10は、基台11と支柱部材12と2つのアーム13,14とを有している。基台11は、床や台枠等に固定されており、基台11の上には、支柱部材12が立設されている。支柱部材12は、基台11から上方に延びており、支柱部材12の上端部には、基端側アーム13が設けられている。基端側アーム13は、その基端部が支柱部材12に設けられている。基端側アーム13は、支柱部材12に対して垂直軸であるL1軸を中心に回動自在に構成されており、基端側アーム13の先端部には、先端側アーム14が設けられている。先端側アーム14もまた、その基端部が基端側アーム13に対してL2軸を中心に回動自在に構成されている。なお、L2軸は、L1軸に平行且つL1軸と異なる垂直軸である。このように回動する先端側アーム14には、その先端部に昇降ユニット15が設けられている。
吊下げ装置3は、ワーク2を吊下げて昇降させる吊下げ装置本体5と、吊下げ装置本体5の動きを制御する吊下げ側制御器6とを備えている。吊下げ装置本体5は、支持機構10と、昇降ユニット15と、吊下げ機構16とを備えており、支持機構10は、基台11と支柱部材12と2つのアーム13,14とを有している。基台11は、床や台枠等に固定されており、基台11の上には、支柱部材12が立設されている。支柱部材12は、基台11から上方に延びており、支柱部材12の上端部には、基端側アーム13が設けられている。基端側アーム13は、その基端部が支柱部材12に設けられている。基端側アーム13は、支柱部材12に対して垂直軸であるL1軸を中心に回動自在に構成されており、基端側アーム13の先端部には、先端側アーム14が設けられている。先端側アーム14もまた、その基端部が基端側アーム13に対してL2軸を中心に回動自在に構成されている。なお、L2軸は、L1軸に平行且つL1軸と異なる垂直軸である。このように回動する先端側アーム14には、その先端部に昇降ユニット15が設けられている。
昇降ユニット15は、サーボモータ15aと、減速機15bと、巻取ドラム15cとを含んでいる。サーボモータ15aは、後で詳述する吊下げ機構16の駆動源として用いられており、吊下げ機構16の高さ位置を位置制御するように構成されている。また、サーボモータ15aには、図2に示すエンコーダ15dが取り付けられており、エンコーダ15dによってサーボモータ15aの回動量に基づくエンコーダ信号を出力するようになっている。このように構成されているサーボモータ15aには、図1に示すように減速機15bを介して巻取ドラム15cが取り付けられており、巻取ドラム15cには吊下げ機構16が設けられている。吊下げ機構16は、吊下げワイヤ17と、取付機構18とを有している。吊下げワイヤ17は、本体部17aと4つの分岐部17bとを有している。本体部17aは、その上端を含む部分が巻取ドラム15cに巻き付けられ、残余部分が巻取ドラム15cから垂れ下がっている。本体部17aの下端部分には、4つの分岐部17bが繋がっている。4つの分岐部17bは、枝分かれするように本体部17aの下端部分から四方に延びており、各分岐部17bの下端部分には、取付部である取付機構18が連結されている。
取付機構18は、本体18aと4つの取付具18bとを有している。本体18aは、例えば、磁性材料から成る大略矩形状の板状部材であり、その上面の四隅に分岐部17bの下端部分が夫々連結されている。これら4つの分岐部17bは略同じ長さに形成されており、本体18aの姿勢は略水平に保たれている。また、本体18aの下面には、四隅に取付具18bが夫々固定されている。取付具18bは、例えばアイボルト(吊ボルト)、フック、クランプ又は電磁ソレノイドによって構成される器具であり、ワーク2に着脱可能に構成されている。なお、本実施形態では、取付具18bは、与える信号によって電磁吸着のオン及びオフを切替えることができる電磁ソレノイドによって構成されている。この取付具18bは、サーボモータ15a及びエンコーダ15dと共に吊下げ側制御器6に電気的に接続されており、それらの動きが吊下げ側制御器6によって制御されている。
吊下げ側制御器6は、記憶部61、吊下げ位置検出部62、及び吊下げ側制御部63を有している。記憶部61は、吊下げ装置本体5を動作させるための様々な動作プログラム及び情報が記憶されている。吊下げ位置検出部62には、エンコーダ15dからのエンコーダ信号が入力されるようになっている。吊下げ位置検出部62は、入力されるエンコーダ信号に基づいてサーボモータ15aの回動量を検出し、このサーボモータ15aの回動量に基づいて吊下げられているワーク2の吊下げ位置(Z座標値)を算出するようになっている。また、吊下げ位置検出部62は、検出された回動量を吊下げ側制御部63に出力するようになっている。
吊下げ側制御部63は、記憶部61に記憶される動作プログラムに基づいて動作し、後述するロボット側制御器8から入力される吊下げ位置指令値と吊下げ位置検出部62で検出された回動量に基づいてサーボモータ15aの回動動作をフィードバック制御するように構成されている。また、吊下げ側制御部63は、ロボット側制御器8から入力される指令に基づいて取付具18bに与える信号のオン及びオフを切替えてワーク2に対する取付具18bの吸着及び離脱を切替えるように構成されている。
このように構成されている吊下げ装置3は、取付具18bをワーク2に接触させるようにして配置し、吊下げ側制御部63から取付具18bに信号を与えることによって取付具18bをワーク2に取付けることができる。また、吊下げ装置3は、吊下げ側制御部63がサーボモータ15aを動かして吊下げワイヤ17を巻き取ることによって、取付具18bに取付けられたワーク2持ち上げるようになっている。更に、吊下げ装置3は、サーボモータ15aを動かして吊下げワイヤ17を巻き戻すことによって吊下げているワーク2を下降させて床や台等に降ろすことができるようになっている。
また、吊下げ装置3では、基端側アーム13が支柱部材12に対して自由に動くように回動自在に構成され、且つ先端側アーム14が基端側アーム13に対して自由に動くように回動自在に構成されている。従って、吊下げ装置3の基端側アーム13及び先端側アーム14は、取付機構18の水平方向の動きに追従して動くようになっている。これにより、吊下げ装置3は、取付機構18を水平方向に動かすことでワーク2を所定位置まで移動させることができるようになっておいる。そして、取付機構18を水平方向に案内して移動させる装置としてロボット4が用いられている。
[ロボット]
多関節ロボットであるロボット4は、ワーク2を動かすためのロボット本体7と、ロボット本体7の動作を制御するロボット側制御器8を備えている。ロボット本体7は、いわゆる垂直多関節ロボットであり、本実施形態では6つの自由度を有する6軸ロボットが採用されている。ロボット本体7は、基台20と5つのアーム21〜25と手首先端部26を備えている。基台20は、床や台枠等に固定されており、基台20の上には第1アーム21が設けられている。第1アーム21は、基台20に対して垂直軸であるR軸を中心に回動可能に構成されている。第1アーム21の上部には、第2アーム22が設けられており、第2アーム22は第1アーム21に対して水平軸であるL軸を中心に前後方向に揺動可能に構成されている。第2アーム22の上部には、第3アーム23が設けられており、第3アーム23は第2アーム22に対してU軸を中心に回動可能に構成されている。ここでU軸は、L軸に平行で且つL軸とは異なる水平軸である。
多関節ロボットであるロボット4は、ワーク2を動かすためのロボット本体7と、ロボット本体7の動作を制御するロボット側制御器8を備えている。ロボット本体7は、いわゆる垂直多関節ロボットであり、本実施形態では6つの自由度を有する6軸ロボットが採用されている。ロボット本体7は、基台20と5つのアーム21〜25と手首先端部26を備えている。基台20は、床や台枠等に固定されており、基台20の上には第1アーム21が設けられている。第1アーム21は、基台20に対して垂直軸であるR軸を中心に回動可能に構成されている。第1アーム21の上部には、第2アーム22が設けられており、第2アーム22は第1アーム21に対して水平軸であるL軸を中心に前後方向に揺動可能に構成されている。第2アーム22の上部には、第3アーム23が設けられており、第3アーム23は第2アーム22に対してU軸を中心に回動可能に構成されている。ここでU軸は、L軸に平行で且つL軸とは異なる水平軸である。
第3アーム23の先端部には、第4アーム24が設けられており、第4アーム24は第3アーム23に対してS軸を中心に回動するように構成されている。ここでS軸は、U軸に直交し、且つ第4アーム24の軸に一致する軸である。また、第4アーム24の先端部には、第5アーム25が設けられており、第5アーム25は、第4アーム24に対してB軸を中心に回動するように構成されている。ここでB軸は、L軸に平行で且つL軸及びU軸と異なる水平軸である。更に第4アーム24の先端部には、大略円柱状の手首先端部26が設けられている。
手首先端部26は、手首先端部26の軸線であるT軸がB軸と直交するように第4アーム24に取り付けられており、第4アーム24に対してT軸を中心に回動可能に構成されている。このように回動する手首先端部26の先端部には、保持具27が取り付けられており、保持具27は、吊下げ装置3の取付機構18の本体18aを保持可能に構成されている。案内具である保持具27は、例えばフック、アイボルト(吊ボルト)、又はハンドで構成されている。なお、本実施形態において、保持具27は、電磁ソレノイドによって構成されており、電磁ソレノイドに電流(信号)を与えて励磁させることで磁性材料から成る取付機構18の本体18aを電磁吸着して取付機構18を介してワーク2を保持するようになっている。
このようにして構成されるロボット本体7は、前述の通り6自由度のロボットとして構成されており、6つの制御変数を有している。6つの制御変数には、位置に関する3つの変数と、姿勢に関する3つの変数が含まれており、本実施形態では、位置に関する3つの変数として手首先端部26の先端の座標値であるX座標値、Y座標値及びZ座標値が用いられている。また、姿勢に関する3つの変数としては、手首先端部26の先端の姿勢である角度O、角度A及び角度T(オイラー角)が用いられている。そして、手首先端部26の先端の位置及び姿勢を変えるべく、ロボット本体7には、図2に示すように第1乃至第5駆動モータ31〜35及び手首先端部駆動モータ36が備わっている。
駆動モータ31〜36は、各アーム21〜25及び手首先端部26に夫々対応させて設けられており、各アーム21〜25及び手首先端部26を対応する軸まわりに夫々回動又は揺動させるように構成されている。また、各駆動モータ31〜36には、それらの回動量を検出するためのエンコーダ51〜56が対応させて夫々設けられており、エンコーダ51〜56は、各駆動モータ31〜36の回動量に応じたエンコーダ信号を出力するようになっている。これら駆動モータ31〜36及びエンコーダ51〜56は、保持具27と共にロボット側制御器8に電気的に接続されており、それらの動きがロボット側制御器8によって制御されている。
図2に示すように、ロボット側制御器8は、記憶部71と、現在値検出部72と、指令値出力部73、目標値設定部74と、ロボット側制御部75とを有している。記憶部71は、ロボット本体7を動作させるための様々な動作プログラム及び情報が記憶されている。現在値検出部72には、エンコーダ51〜56からのエンコーダ信号が入力されるようになっており、現在値検出部72は、入力されるエンコーダ信号に基づいて各駆動モータ31〜36の回動量を検出するようになっている。また、現在値検出部72は、検出した回動量を座標変換して手首先端部26の先端の現在の位置(X座標値、Y座標値及びZ座標値)及び姿勢(角度A、角度O及び角度T)を算出し、算出した現在値(X座標値、Y座標値及びZ座標値並びに角度A、角度O及び角度T)を目標値設定部74に出力するようになっている。
指令値出力部73は、記憶部71に記憶されている動作プログラムに基づいてワーク2の吊下げ位置に関する指令値及び各制御変数の指令値を作成し、その指令値を目標値設定部74に出力するようになっている。目標値設定部74は、指令値出力部73からの指令値及び現在値検出部72からの現在値に基づいて各制御変数の目標値を設定し、ロボット側制御部75に夫々出力するようになっている。
また、ロボット側制御部75は、目標値設定部74から入力される6つの目標値に基づいて駆動モータ31〜36の動きを制御してロボット4を動作させるように構成されている。また、ロボット側制御部75は、現在値検出部72で検出された回動量に基づいて駆動モータ31〜36のうごきをフィードバック制御するようになっている。更に、ロボット側制御部75は、保持具27に信号を出力できるように構成されており、動作プログラムに基づいて保持具27への信号を出力して取付機構18の着脱を切替えられるように構成されている。
このように構成されている搬送システム1では、吊下げ装置3とロボット4とを協働させてワーク2を搬送するようになっている。吊下げ装置本体5は、基本的にワーク2を持ち上げ又は降ろす昇降作業を担っている。そのため。吊下げ装置本体5では、基端側アーム13が支柱部材12に対して自由に動くように回動自在に構成されており、昇降ユニット15を前後左右方向に自由に動かせるようになっている。また、ロボット4は、基本的にワーク2の前後左右方向(即ち、水平方向)に案内する案内作業を担っている。そのため、ロボット4では、水平方向の手首先端部26の動きに対して剛性制御が遂行されている。他方、上下方向の手首先端部26の動きは、吊下げ装置3によるワーク2の昇降動作に倣って動くように倣い制御を遂行するようになっている。即ち、ロボット側制御部75は、手首先端部26の上下方向以外の位置及び姿勢が指令値に応じた位置及び姿勢になるようにロボット本体7の動きを制御し、他方上下方向には、手首先端部26が自由に動かせる(つまり、高さを自由に変える)ようになっている。搬送システム1では、このような剛性制御及び倣い制御を遂行することで、吊下げ装置3とロボット4とを協働させてワーク2を搬送させている。以下では、搬送作業を遂行するための搬送処理を図3及び図4を参照しながら更に詳しく説明する。
[搬送処理]
搬送システム1では、吊下げ装置本体5の取付機構18がワーク2に取付けられ、更にロボット本体7の保持具27が取付機構18に取付けられると搬送処理が始まり、ロボット4及び吊下げ装置3が各々の制御処理を同時並行して遂行する。以下では、ロボット4の制御処理をまず説明し、その次に吊下げ装置3の制御処理を説明する。ロボット4の制御処理が始まると、現在値検出工程(ステップS1)が遂行される。
搬送システム1では、吊下げ装置本体5の取付機構18がワーク2に取付けられ、更にロボット本体7の保持具27が取付機構18に取付けられると搬送処理が始まり、ロボット4及び吊下げ装置3が各々の制御処理を同時並行して遂行する。以下では、ロボット4の制御処理をまず説明し、その次に吊下げ装置3の制御処理を説明する。ロボット4の制御処理が始まると、現在値検出工程(ステップS1)が遂行される。
現在値検出工程では、現在値検出部72が手首先端部26の全ての制御変数に関する現在値を検出する。図4を参照して具体的に説明すると、現在値検出部72は、エンコーダ51〜56からのエンコーダ信号によって検出した回動量θ1fbk〜θ6fbkを座標変換行列を用いて手首先端部26の現在値に順変換する。このようにして現在値Ofbk,Afbk,Tfbk,Xfbk,Yfbk,Zfbkが算出されると、目標値設定工程(ステップS2)が遂行される。
目標値設定工程では、指令値出力部73からの指令値と現在値検出部72からの現在値とに基づいて目標値を目標値設定部74が設定する。ここで、目標値とは、ロボット側制御部75に入力する目標値であって、6つの制御変数に夫々対応させて設定される。目標値の設定方法について具体的に説明すると、目標値設定部74は、まずZ座標値(所定の制御変数)以外の制御変数(X座標値、Y座標値、角度O、角度A、及び角度T)に関して、指令値出力部73からの指令値Ocom,Acom,Tcom,Xcom,Ycomと現在値検出工程で検出された各々の現在値Ofbk,Afbk,Tfbk,Xfbk,Yfbkとの差分を算出する。そして、目標値設定部74は、算出された差分をZ座標値以外の制御変数に関する目標値Oerr,Aerr,Terr,Xerr,Yerrとして設定し、それをロボット側制御部75に入力する。また、目標値設定部74は、現在値検出工程で検出された現在値Zfbkを微分演算し、演算された微分値ZdをZ座標値に関する目標値として設定し、それをロボット側制御部75に入力する。このようにして全て目標値が設定されてロボット側制御部75に入力されると、各軸変換工程(ステップS3)が遂行される。
各軸変換工程では、ロボット側制御部75が入力された目標値に基づいて各駆動モータ31〜36の目標角速度(角変位量θ1〜θ6の微分値)を算出する。ここでは、目標値が制御変数の差分又は微分値であるので、ヤコビ行列を用いて目標値を逆変換して各駆動モータ31〜36の目標角速度を算出する。目標角速度が算出されると、次に関節動作制御工程(ステップS4)が遂行される。
関節動作制御工程では、算出された目標角速度に応じて各駆動モータ31〜36に流すべき電流をロボット側制御部75が算出し、算出された電流Icom1〜Icom6)を各駆動モータ31〜36に流して駆動モータ31〜36を速度制御する。速度制御している間、現在値検出部72がエンコーダ51〜56からのエンコーダ信号に基づいて各駆動モータ31〜36の回動量θ1fbk〜θ6fbkを検出している。検出された回動量θ1fbk〜θ6fbkはロボット側制御部75に出力されており、ロボット側制御部75は、この回動量θ1fbk〜θ6fbkの微分値に基づいて駆動モータ31〜36をフィードバック制御している。フィードバック制御を遂行すると、再び現在値検出工程に戻り、検出された回動量θ1fbk〜θ6fbkに基づいて現在値Ofbk,Afbk,Tfbk,Xfbk,Yfbk,Zfbkを算出する。
このようなロボット4による制御処理と吊下げ側制御器6の制御処理とは、同時に遂行され、制御処理が開始されると、吊下げ位置検出工程(ステップS11)が遂行される。吊下げ位置検出工程では、ワーク2の吊下げ位置を検出する。具体的には、吊下げ位置検出部62がエンコーダ15dからのエンコーダ信号により検出されたサーボモータ15aの回動量θfbkを検出する。サーボモータ15aの回動量θfbkを検出すると、目標値設定工程(ステップS12)が遂行される。
目標値設定工程では、指令値出力部73からの吊下げ位置に関する指令値をサーボモータ15aの回動量に関する指令値θcomに換算し、換算された指令値θcomと吊下げ位置検出部62で検出されるサーボモータ15aの回動量θfbkとの差分を吊下げ側制御部63が算出し、その差分である目標昇降速度θerrを目標値(即ち、目標昇降速度)に設定する。目標値が設定されると、昇降制御工程(ステップS13)が遂行される。昇降制御工程では、算出された目標昇降速度に応じてサーボモータ15aに流すべき電流Icomθを吊下げ側制御部63が算出し、算出された電流Icomθをサーボモータ15aに流してサーボモータ15aを速度制御する。速度制御している間、吊下げ位置検出部62は、エンコーダ15dからのエンコーダ信号に基づいてサーボモータ15aの回動量θfbkを検出している。検出された回動量θfbkは吊下げ側制御部63に入力され、吊下げ側制御部63は、検出された回動量θfbkの微分値に基づいてサーボモータ15aをフィードバック制御している。フィードバック制御を遂行すると、再び吊下げ位置検出工程に戻り、検出された回動量θfbkに基づいて吊下げ位置ZWを検出する。
このような搬送処理を遂行する搬送システム1では、ロボット側制御部75のZ座標値に関する目標値Zdとして、現在値検出部72で検出されるZ座標値に基づく値(具体的には、Z座標値の微分値)が入力されている。そのため、図5に示すように吊下げ装置3によってワーク2が持ち上げられてワーク2の高さが変わると、ロボット側制御部75は、その高さの変化に合わせて各駆動モータ31〜36を動かす。つまり、上下方向の成分を含む外力が手首先端部26に作用すると、ロボット側制御器8は、外力の上下方向の成分に倣って手首先端部26を動かすことができる。他方、Z座標値以外の制御関数に関する目標値が各々の制御関数に関する指令値に基づく値(具体的には、指令値と現在値との差分)が入力されるので、ロボット側制御部75は、外力の有無に関わらず首先端部26の制御変数(前後方向の位置及び姿勢)が指令値になるように各駆動モータ31〜36を動かすことができる。
このようにロボット側制御器8は、上下方向の位置(即ち、高さ)に関して吊下げ装置本体5の昇降動作に倣って動かす倣い制御を遂行し、高さ以外の位置及び姿勢に関して外力に関わらず指令値に精度良く近づける剛性制御を遂行する。これにより、吊下げ装置3から受ける外力によって変えられたワークの高さに応じて手首先端部26の高さを変えつつ、前後左右方向に精度よく案内することができる。また、吊下げ装置3によって制御される上下方向の位置に対してロボット4がコンプライアンス制御を実行するので、搬送システム1のように吊下げ装置3とロボット4とを協働させてワーク2を搬送する場合でも吊下げ装置3及びロボット4の動きを同期制御せず、且つそれらが破損することなくワーク2を昇降させて水平方向に移動させることができる。
<第2実施形態>
第2実施形態の搬送システム1Aは、第1実施形態の搬送システム1と構成が類似している。以下では、第2実施形態の搬送システム1Aの構成については、第1実施形態の搬送システム1と異なる点について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。なお、以下で説明する第3及び第4実施形態についても同様である。
第2実施形態の搬送システム1Aは、第1実施形態の搬送システム1と構成が類似している。以下では、第2実施形態の搬送システム1Aの構成については、第1実施形態の搬送システム1と異なる点について主に説明し、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する場合がある。なお、以下で説明する第3及び第4実施形態についても同様である。
図6に示すように、第2実施形態の搬送システム1Aは、吊下げ装置3A及びロボット4Aを備えており、吊下げ装置3Aは、吊下げ装置本体5と吊下げ側制御器6Aとを備えている。吊下げ側制御器6Aは、記憶部61、吊下げ位置検出部62及び吊下げ側制御部63Aを有しており、吊下げ側制御部63Aは、算出した差分(具体的には、換算された指令値θcomと吊下げ位置検出部62で検出されるサーボモータ15aの回動量θfbkとの差分)をロボット側制御器8Aに出力するようになっている。
ロボット4Aのロボット側制御器8Aは、記憶部71、現在値検出部72,指令値出力部73、目標値設定部74A、及びロボット側制御部75を有しており、目標値設定部74には吊下げ側制御部63Aからの差分が入力されるようになっている。目標値設定部74Aは、図7に示すように入力された差分をZ座標値に関する目標値として設定し、それをロボット側制御部75に入力するようになっている。つまり、目標値設定部74Aは、目標値設定工程において吊下げ側制御部63Aからの差分をZ座標値に関する目標値に設定する。
このように構成される搬送システム1Aでは、第1実施形態の搬送システム1と同様にロボット側制御器8が高さに関して倣い制御を遂行し、前後左右の位置及び姿勢に関して剛性制御を遂行する。そして、搬送システム1Aは、第1実施形態の搬送システム1と同様の作用効果を奏する。
<第3実施形態>
第3実施形態の搬送システム1Bは、吊下げ装置3B及びロボット4Bを備えている。吊下げ装置3Bは、図8に示すように吊下げ装置本体5Bを備え、吊下げ装置本体5Bは、昇降ユニット15Bを備えている。昇降ユニット15Bは、大略+字状の支持具40を有しており、支持具40は、2つの棒状部材40a,40bによって構成されている。2つの棒状部材40a,40bは、互いに直交するように配置されており、支持具40は、2つの棒状部材40a,40bが直交する点である中心点が先端側アーム14の先端部に回動自在に取り付けられている。このようにして先端側アーム14に取付けられている2つの棒状部材40a,40bの長手方向の両端部には、昇降機構41〜44が夫々設けられている。
第3実施形態の搬送システム1Bは、吊下げ装置3B及びロボット4Bを備えている。吊下げ装置3Bは、図8に示すように吊下げ装置本体5Bを備え、吊下げ装置本体5Bは、昇降ユニット15Bを備えている。昇降ユニット15Bは、大略+字状の支持具40を有しており、支持具40は、2つの棒状部材40a,40bによって構成されている。2つの棒状部材40a,40bは、互いに直交するように配置されており、支持具40は、2つの棒状部材40a,40bが直交する点である中心点が先端側アーム14の先端部に回動自在に取り付けられている。このようにして先端側アーム14に取付けられている2つの棒状部材40a,40bの長手方向の両端部には、昇降機構41〜44が夫々設けられている。
各昇降機構41〜44は、第1実施形態の昇降ユニット15と同様の構成を夫々有しており、その巻取ドラム15cに吊下げワイヤ17Bが巻き付けられている。吊下げ部である吊下げワイヤ17Bは、巻取ドラム15cから垂れ下がっており、吊下げワイヤ17Bの下端部分は、取付機構18の本体18a(取付部)の四隅に夫々連結されている。図9に示すように、各昇降機構41〜44のサーボモータ15aは、吊下げ側制御器6Bに電気的に接続されており、各サーボモータ15aの動作は吊下げ側制御器6Bの吊下げ側制御部63Bによって個別に制御されている。また、各サーボモータ15aには、個別にエンコーダ15dが設けられており、これらのエンコーダ15dは、サーボモータ15aの回動量に関するエンコーダ信号を吊下げ側制御器6Bに出力するようになっている。
吊下げ側制御器6Bは、記憶部61、吊下げ位置検出部62B、及び吊下げ側制御部63Bを有している。吊下げ位置検出部62Bには、各エンコーダ15dからのエンコーダ信号が入力されるようになっている。吊下げ位置検出部62Bは、入力されるエンコーダ信号に基づいて各サーボモータ15aの回動量θM1fbk〜θM4fbkを検出し、更に検出した回動量に基づいてワーク2の吊下げ位置ZW及び姿勢角度αW,角度βW,角度γWを算出するようになっている。また、吊下げ側制御部63Bは、検出された回動量θM1fbk〜θM4fbkに基づいて各サーボモータ15aをフィードバック制御するようになっている。
また、ロボット側制御器8Bは、図9に示すように、記憶部71、現在値検出部72、指令値出力部73B、目標値設定部74B及びロボット側制御部75を有している。指令値出力部73Bは、動作プログラムに基づいて昇降機構41〜44の各サーボモータ15aの回動量に関する指令値θM1com〜θM4comを作成し、吊下げ側制御部63Bに出力するようになっている。吊下げ側制御部63Bは、図10Bに示すように各サーボモータ15aの回動量の指令値θM1com〜θM4comと吊下げ位置検出部62で検出される各サーボモータ15aの回動量θM1fbk〜θM4fbkとの差分を算出し、算出された差分θM1err〜θM4errである目標昇降速度を各々のサーボモータ15aの目標値に設定するようになっている。
また、指令値出力部73Bは、図10に示すようにX座標値及びY座標値に関する指令値Xcom,Ycomを目標値設定部74Bに出力するようになっている。目標値設定部74Bは、これらの指令値Xcom,Ycomと現在値検出部72で検出された各々の現在値Xfbk,Yfbkとの差分Xerr,YerrをX座標値及びY座標値に関する目標値として設定する。また、目標値設定部74は、X座標値及びY座標値以外に関する制御変数(即ち、Z位置座標、角度O、角度A、及び角度T)の目標値として現在値検出部72で検出された各々の現在値の微分値Od,Ad,Td,Zdを設定する。
このように構成される搬送システム1Bは、図11に示すように吊下げ側制御器6Bが各昇降機構41〜44の動作を個別に制御することによって取付機構18の姿勢を変えることができる。即ち、吊下げているワーク2の姿勢を変える(例えば、ワーク2を傾けたり、回転させたりする)ことができる。また、ロボット4Bでは、現在値検出部72で検出された各々の現在値の微分値Od,Ad,Td,ZdがX座標値及びY座標値以外に関する制御変数の目標値として設定されているので、図基台11に示すように高さに関する倣い制御と共に手首先端部26の姿勢に関しても倣い制御を遂行させることができる。他方、X座標値及びY座標値に関する指令値Xcom,Ycomと現在値検出部72で検出された各々の現在値Xfbk,Yfbkとの差分Xerr,Yerrが目標値として設定されているので、前後左右方向に関しては位置決め制御を遂行させることができる。これにより、吊下げ装置3によって変えられた高さ及び姿勢に応じて手首先端部26の高さ及び姿勢を変えつつ、前後左右方向に精度よく案内することができる。
その他、第3実施形態の搬送システム1Bは、第1実施形態の搬送システム1と同様の作用効果を奏する。
<第4実施形態>
第4実施形態の搬送システム1Cは、図12に示すように吊下げ装置3及びロボット4Cを備えている。ロボット4Cは、ロボット本体7とロボット側制御器8とを備えており、ロボット側制御器8の目標値設定部74は、現在値検出部72で検出されたZ座標値の現在値をZ座標値に関する目標値としての現在値を設定し、Z座標値以外の制御変数に関する指令値をZ座標値以外の制御変数に関する目標値として設定するようになっている。そして、ロボット側制御部75は、これらの目標値を変換行列を用いて逆変換して各第1駆動モータ31の目標回動量θ1〜θ6を演算し、各エンコーダ51〜56のエンコーダ信号から検出された回動量θ1fbk〜θ6fbkとに基づいてフィードバック制御するようになっている。
第4実施形態の搬送システム1Cは、図12に示すように吊下げ装置3及びロボット4Cを備えている。ロボット4Cは、ロボット本体7とロボット側制御器8とを備えており、ロボット側制御器8の目標値設定部74は、現在値検出部72で検出されたZ座標値の現在値をZ座標値に関する目標値としての現在値を設定し、Z座標値以外の制御変数に関する指令値をZ座標値以外の制御変数に関する目標値として設定するようになっている。そして、ロボット側制御部75は、これらの目標値を変換行列を用いて逆変換して各第1駆動モータ31の目標回動量θ1〜θ6を演算し、各エンコーダ51〜56のエンコーダ信号から検出された回動量θ1fbk〜θ6fbkとに基づいてフィードバック制御するようになっている。
このように目標値が差分でなく制御変数と同じ次元であっても、変換行列を用いることによって、第1実施形態の搬送システム1と同様の作用効果を奏するように構成することができる。
<その他の実施形態>
第1乃至第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、ロボット本体7が6自由度のロボットで構成されているが、例えばXYZ座標系において位置決め制御可能な3軸ロボット(3自由度)や7軸ロボット(7自由度)で構成されていてもよく、ロボット本体の自由度が3以上の多関節ロボットであればよい。また、関節の数と自由度の数も一致している必要はなく、平行リンク機構を構成したりロボット4に走行装置を設けたりして関節の数と自由度の数とを異なるように構成してもよい。
第1乃至第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、ロボット本体7が6自由度のロボットで構成されているが、例えばXYZ座標系において位置決め制御可能な3軸ロボット(3自由度)や7軸ロボット(7自由度)で構成されていてもよく、ロボット本体の自由度が3以上の多関節ロボットであればよい。また、関節の数と自由度の数も一致している必要はなく、平行リンク機構を構成したりロボット4に走行装置を設けたりして関節の数と自由度の数とを異なるように構成してもよい。
また、第1乃至第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、高さに関する倣い制御が遂行されているが、前後方向又は左右方向に関する倣い制御を遂行するように構成してもよい。その場合、Z座標値に変えてX座標値又はY座標値の目標値を現在値とすることによって実現することができる。また、姿勢に関する倣い制御は、必ずしも位置に関する倣い制御と合わせて行う必要はなく、姿勢に関する倣い制御だけを遂行するようにしてもよい。更に、吊下げ装置3とロボット4とを協働させる場合の倣い動作について説明したが、ロボット4単体で用いられてもよく、例えば作業員がワーク2を動かしたときの外力又は位置に倣って倣い制御するように使用されてもよい。
また、第1〜第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、全ての制御変数に関する現在値を算出するように構成されているが、必ずしも全ての制御変数に関する現在値を算出する必要はない。例えば第4実施形態では、Z座標値に関する現在値だけを算出するようにしてもよい。また、第1〜第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、差分及び目標値を算出する際に現在値及びその微分をそのまま用いているが、わずかな動きに対して敏感に反応しないようにローパスフィルタやリミッター等を介して目標値設定部74,74A,74Bに入力させるようにしてもよい。
また、第1〜第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、記憶部71に記憶される動作プログラムに基づいて目標値を設定しているが、必ずしもそのような構成である必要はない。例えば、指令値を入力可能な入力装置、例えばティーチペンダントを設け、そのティーチペンダントによって入力される指令値に基づいて目標値を設定するような構成であってもよい。
また、第1乃至第4実施形態の搬送システム1,1A〜1Cでは、取付機構18を保持する治具として保持具27が採用されているが、取付機構18に棒状の案内具を設け、その案内具を把持可能なハンド53を保持具27に変えて手首先端部26に設けてもよい。また、ロボット4は、取付機構18を介してワーク2を搬送しているが、保持具27をワーク2に直接取り付けて搬送するような構成であってもよい。
1,1A〜1C 搬送システム
2 ワーク
3,3A〜3C 吊下げ装置
4,4A〜4C ロボット
5 吊下げ装置本体
6,6A〜6B 吊下げ側制御器6
7 ロボット本体
8,8A〜8Bロボット側制御器
15,15B 昇降ユニット
15 エンコーダ
63,63A,63B 吊下げ側制御部
51〜56 エンコーダ
72 現在値検出部
73 指令値出力部
74,74A,74B 目標値設定部
75 ロボット側制御部
2 ワーク
3,3A〜3C 吊下げ装置
4,4A〜4C ロボット
5 吊下げ装置本体
6,6A〜6B 吊下げ側制御器6
7 ロボット本体
8,8A〜8Bロボット側制御器
15,15B 昇降ユニット
15 エンコーダ
63,63A,63B 吊下げ側制御部
51〜56 エンコーダ
72 現在値検出部
73 指令値出力部
74,74A,74B 目標値設定部
75 ロボット側制御部
Claims (12)
- 変位可能な複数の関節によって構成され、n個(n≧3)の制御変数を有するn自由度のロボット本体と、
前記n個の制御変数に関する目標値を夫々入力することができ、且つ入力された前記目標値に基づいて前記ロボット本体の各関節の動きを制御する制御部と、
前記n個の制御変数のうち少なくとも1つの所定の制御変数に関する現在値を検出する現在値検出部と、
前記n個の制御変数のうち前記所定の制御変数を除く残余の制御変数に関する指令値を出力する指令値出力部と、
前記現在値検出部で検出される前記現在値に基づく値と前記指令値出力部から出力される前記指令値に基づく値とを前記目標値に設定し、前記制御部に入力する目標値設定部とを備える、多関節ロボット。 - 前記現在値検出部は、n個全ての前記制御変数に関する現在値を検出し、
前記指令値に基づく値は、前記指令値とそれに対応する前記制御変数に関する前記現在値との差分であり、
前記現在値に基づく値は、前記所定の制御変数に関する現在値の微分値である、請求項1に記載の多関節ロボット。 - 前記複数の関節の変位量を夫々検出するための変位量検出器を備え、
前記現在値検出部は、前記変位量検出器で検出される前記複数の関節の各変位量に基づいて前記現在値を検出するように構成されている、請求項1又は2に記載の多関節ロボット。 - 前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値を含んでおり、
前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、及び前記Z座標値のうちの少なくとも1つの座標値である、請求項1又は2に記載の多関節ロボット。 - 前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値並びにオイラー角の角度O、角度A、及び角度Tを含んでおり、
前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの少なくとも1つの値である、請求項1又は2に記載の多関節ロボット。 - 請求項4又は5に記載の前記多関節ロボットであって、ワークを水平方向に移動させて搬送するための前記多関節ロボットと、
前記ワークを水平方向に移動可能に吊下げ、且つワークを昇降させる吊下げユニットを有する吊下げ装置とを備え、
前記所定の制御変数は、前記Z座標値を含み、
前記所定の制御変数以外の残余の制御変数は、前記X座標値及び前記Y座標値を含む、搬送システム。 - 前記吊下げ装置は、前記昇降ユニットによる前記ワークの昇降量を検出するための昇降量検出器を備え、
前記現在値検出部は、前記昇降量検出器で検出されるワークの昇降量に基づいて前記Z座標値の変化量を前記所定の制御変数に関する現在値として検出する、請求項6に記載の搬送システム。 - 変位可能な複数の関節によって構成され、X座標値、Y座標値及びZ座標値を含むn個(n≧3)の制御変数を有するn自由度のロボット本体と、前記n個の制御変数に関する目標値を夫々入力することができ且つ入力された前記目標値に基づいて前記ロボット本体の各関節の動きを制御するロボット側制御部と、前記前記n個の制御変数のうち少なくともX座標値及びY座標値に関する現在値を検出する現在値検出部と、前記n個の制御変数のうち少なくともX座標値及びY座標値に関する指令値を出力する指令値出力部と、前記指令値と前記現在値との差分を前記X座標値及びY座標値に関する目標値として設定して前記ロボット側制御部に入力する目標値設定部とを有し、前記目標値に基づいて各関節を動かしてワークを水平方向に移動させて搬送する多関節ロボットと、
前記ワークを水平方向に移動可能に吊下げ且つワークを昇降させる吊下げユニットと、入力されるZ座標値に関する指令値に基づいて前記吊下げユニットの動作を制御する昇降用制御部と、前記昇降ユニットによる前記ワークの昇降量を検出する昇降量検出器とを有する吊下げ装置とを備え、
前記目標値設定部は、前記昇降用制御部に入力されるZ座標値の指令値と前記昇降量検出器で検出される前記ワークの昇降量との差分を前記Z座標値に関する目標値として設定して前記ロボット側制御部に出力するように構成されている、搬送システム。 - 変位可能な複数の関節によって構成され、n個(n≧3)の制御変数を有するn自由度のロボット本体と、前記n個の制御変数に関する目標値を夫々入力することができ且つ入力された前記目標値に基づいて前記ロボット本体の各関節の動きを制御する制御部と、前記n個の制御変数のうち少なくとも1つの所定の前記制御変数に関する現在値を検出する現在値検出部と、前記n個の制御変数のうち前記所定の制御変数を除く残余の制御変数に関する指令値を出力する指令値出力部とを備える多関節ロボットの制御方法であって、
前記現在値検出部が前記所定の制御変数に関する現在値を検出する現在値検出工程と、
前記現在値検出部によって検出された前記現在値に基づく値と、前記指令値出力部から出力される前記指令値に基づく値が前記目標値として設定する目標値設定工程と、
前記目標値設定工程で設定された前記目標値に基づいて前記制御部が前記ロボット本体の各関節の動きを制御する関節動作制御工程とを有する、多関節ロボットの制御方法。 - 前記現在値検出部は、n個全ての前記制御変数に関する現在値を検出し、
前記現在値検出工程では、n個全ての前記制御変数に関する現在値が検出され、
前記目標値設定工程では、前記指令値とそれに対応する前記制御変数に関する前記現在値との差分を前記指令値に基づく値とし、前記所定の制御変数に関する現在値の微分値を前記現在値に基づく値とする、請求項9に記載の多関節ロボットの制御方法。 - 前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値を含んでおり、
前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、及び前記Z座標値のうちの少なくとも1つの座標値である、請求項9又は10に記載の多関節ロボットの制御方法。 - 前記n個の制御変数は、XYZ座標系のX座標値、Y座標値、及びZ座標値並びにロボット本体の姿勢であるオイラー角の角度O、角度A、及び角度Tを含んでおり、
前記所定の制御変数は、前記X座標値、前記Y座標値、前記Z座標値、前記角度O、前記角度A、及び前記角度Tのうちの少なくとも1つ所定の値である、請求項9又は10に記載の多関節ロボットの制御方法。
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