JP2015205357A - Robot control system and robot control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot control system capable of sophisticating the control without increasing the amount of communication and implementing both miniaturization of a manipulator robot and highly accurate assembling.SOLUTION: A distributedly controlled robot control system comprises a control device and a multi-joint robot, a plurality of joint parts of which includes a control unit, where a target value of the joint angle of a first servomotor and a target value of the joint angle of a second servomotor are sent through multicast communication from the control device to a first control unit. The first control unit drives the joint angle of the first servomotor so as to offset the load applied to the first servomotor by the second servomotor.

Description

本発明は、多関節ロボットの制御システムに関する。   The present invention relates to a control system for an articulated robot.

産業用ロボットは、工場の自動化により広く用いられているが、動作の高速化・高精度化が求められている。近年産業用ロボットには多関節ロボットが広く使用されているが、多関節ロボットには、『他軸干渉』と言う課題がある。   Industrial robots are widely used due to factory automation, but there is a demand for faster and more accurate operation. In recent years, multi-joint robots have been widely used for industrial robots, but multi-joint robots have a problem of “interaxial interference”.

『他軸干渉』について、図6を用いて説明する。図6に示す6軸多関節ロボット600は、第1の関節部601、第2の関節部602、第3の関節部603、第4の関節部604、第5の関節605、第6の関節部606及びハンド607を有している。第3の関節部603を回転運動させるためには、第3の関節部603に第三の関節トルク608を加える。このとき第2の関節部602には、第三の関節トルク608の大きさに比例した逆方向のトルクである第二の関節トルク609が生じる。このように、第三の関節の回転運動により、第二の関節に回転トルクが発生することを『他軸干渉』という。   “Other axis interference” will be described with reference to FIG. 6 includes a first joint unit 601, a second joint unit 602, a third joint unit 603, a fourth joint unit 604, a fifth joint 605, and a sixth joint. A part 606 and a hand 607. In order to rotate the third joint portion 603, a third joint torque 608 is applied to the third joint portion 603. At this time, a second joint torque 609 that is a reverse torque proportional to the magnitude of the third joint torque 608 is generated in the second joint portion 602. The generation of rotational torque in the second joint due to the rotational movement of the third joint in this way is called “other-axis interference”.

この『他軸干渉』を抑制する方法として、特許文献1には、複数軸から構成されるロボットにおいて、各間接から検出されるモータトルク信号とモータ位置信号を用いることが記載されている。この方法は、計算量を大幅に少なくすることができる。   As a method of suppressing this “other-axis interference”, Patent Document 1 describes using a motor torque signal and a motor position signal detected from each indirect in a robot composed of a plurality of axes. This method can greatly reduce the amount of calculation.

また、多関節ロボットを高精度に動作させるために、関節ごとの高度な制御が求められている。このため、すべての関節を一括して制御する集中制御型のロボット制御システムではなく、多関節ロボットの各関節に制御部が設けられた分散制御型のロボット制御システムが検討されている。(特許文献2)   Further, in order to operate an articulated robot with high accuracy, high-level control for each joint is required. For this reason, a distributed control type robot control system in which a control unit is provided at each joint of an articulated robot is being studied instead of a centralized control type robot control system that controls all joints at once. (Patent Document 2)

特開2005−186235号公報JP 2005-186235 A 特開平5−38689号公報JP-A-5-38689

分散制御型のロボット制御システムにおいて、例えば、他軸干渉を抑制するため高度な制御をしようとすると、ロボットの制御装置と関節部の制御部との間で高速通信を行う必要がある。高速通信を行う場合、単位時間当たりに通信する情報量が大きくなるため、一般的に通信線にシールド線が使用される。しかしながら、シールド線は屈曲に弱いため、多関節ロボットの関節部分に使用する場合、屈曲半径を大きくしなければならない。これはとる必要があり、多関節ロボットの小型化のための大きな障害となる。   In a distributed control type robot control system, for example, in order to perform advanced control in order to suppress other-axis interference, it is necessary to perform high-speed communication between a robot control device and a joint control unit. When performing high-speed communication, since the amount of information communicated per unit time increases, a shielded line is generally used as the communication line. However, since the shield wire is vulnerable to bending, the bending radius must be increased when it is used in the joint portion of an articulated robot. This needs to be taken and becomes a major obstacle for miniaturization of articulated robots.

そこで、本発明の目的は、分散制御型のロボット制御システムにおいて、通信量を増やさずに制御を高度化し、ロボットの小型化及びロボットの制御の高精度を図ることにある。   Therefore, an object of the present invention is to improve control without increasing the amount of communication in a distributed control type robot control system, and to achieve miniaturization of the robot and high accuracy of control of the robot.

本発明の分散制御型のロボット制御システムは、制御装置と、多関節ロボットとを有し、前記多関節ロボットの複数の関節部に制御部が設けられた分散制御型のロボット制御システムであって、前記制御装置から第一番のサーボモータを制御する第一番の制御部に、前記第一番のサーボモータの関節角の目標値と第二番のサーボモータの関節角の目標値とをマルチキャスト通信で送信し、前記第一番の制御部は、前記第二番のサーボモータが前記第1番のサーボモータに与える負荷を相殺するように前記第1番のサーボモータの関節角を駆動させることを特徴とする。   A distributed control type robot control system of the present invention is a distributed control type robot control system having a control device and an articulated robot, wherein a plurality of joint parts of the articulated robot are provided with control units. The first control unit that controls the first servo motor from the control device includes the target value of the joint angle of the first servo motor and the target value of the joint angle of the second servo motor. The first control unit drives the joint angle of the first servo motor so as to cancel the load applied to the first servo motor by the second servo motor. It is characterized by making it.

また、分散制御型のロボット制御システムは、制御装置と、多関節ロボットとを有し、前記多関節ロボットの複数の関節にサーボ制御部が設けられた分散制御型のロボットの制御方法であって、前記制御装置から第一番の制御部に、第一番のサーボモータの関節角の目標値と第二番のサーボモータの関節角の目標値とを含むデータをマルチキャスト通信で送信するとともに、前記第二番のサーボモータのモータ角度を取得する工程と、前記第一番の制御部が、前記第二番のサーボモータのモータ角度目標値に基づいて、前記第一番のサーボモータの関節トルクを計算する工程と、前記第一番のサーボモータが、前記第一番のサーボモータの関節トルクに基づいて、前記第一番の関節トルク相当の電流を換算する工程と、前記第一番の制御部が、前記第二番のサーボモータが前記第1番のサーボモータに与える負荷を相殺するように、前記第一番のサーボモータの関節角の目標値に対応する電流と前記第一番の関節トルク相当の電流を足して、前記第一番のサーボモータに通電する工程と、
を有することを特徴とする。
The distributed control type robot control system is a distributed control type robot control method including a control device and an articulated robot, and servo control units are provided at a plurality of joints of the articulated robot. The controller transmits data including the target value of the joint angle of the first servo motor and the target value of the joint angle of the second servo motor to the first control unit by multicast communication. The step of obtaining the motor angle of the second servo motor, and the first control unit, based on the motor angle target value of the second servo motor, joints of the first servo motor A step of calculating a torque, a step of converting the current corresponding to the first joint torque by the first servomotor based on a joint torque of the first servomotor; The control part of The current corresponding to the target value of the joint angle of the first servomotor and the first joint torque so as to cancel the load applied to the first servomotor by the second servomotor And adding the current to energize the first servo motor;
It is characterized by having.

本発明の分散制御型のロボット制御システムによれば、通信量を増やさずに制御を高度化し、ロボットの小型化及び関節ごとの高度な分散制御をすることができる。   According to the distributed control type robot control system of the present invention, it is possible to improve the control without increasing the amount of communication, to reduce the size of the robot and to perform advanced distributed control for each joint.

本発明のロボット制御システムの概略図である。It is the schematic of the robot control system of this invention. 本発明の第1実施形態の制御装置を示す図である。It is a figure which shows the control apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の制御装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the control apparatus of 1st Embodiment of this invention. 本発明の他軸干渉制御を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the other-axis interference control of this invention. 本発明の第2実施形態の制御装置を示す図である。It is a figure which shows the control apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 多関節ロボットの他軸干渉を示す図である。It is a figure which shows the other-axis interference of an articulated robot.

(第1実施形態)
(ロボットの構成)
本発明の分散制御型のロボットシステムで用いる多関節ロボットの概略構成について、図1を用いて説明する。本発明の分散制御型のロボットシステムは、制御装置と、多関節ロボットとを有し、多関節ロボットの複数の関節にサーボ制御部が設けられた分散制御型ロボットである。例えば、6軸全てにサーボモータを有する分散制御型の6軸多関節ロボットを用いることができる。
(First embodiment)
(Robot configuration)
A schematic configuration of an articulated robot used in the distributed control type robot system of the present invention will be described with reference to FIG. The distributed control type robot system of the present invention is a distributed control type robot having a control device and an articulated robot, and having servo control units provided at a plurality of joints of the articulated robot. For example, a distributed control type six-axis articulated robot having servomotors on all six axes can be used.

図1で、ロボット100は、架台117、第1のアーム101a、第2のアーム101b、第3のアーム101c、第4のアーム101d、第5のアーム101e及び第6のアーム101fを有している。架台117と第1のアーム101aは、第1の関節部102aにおいて連結されている。第1のアーム101aと第2のアーム101bは第2の関節部102bにおいて連結されている。第2のアーム101bと第3のアーム101cは第3の関節部102cにおいて連結されている。第3のアーム101c第4のアーム101dは第4の関節部102dにおいて連結されている。第4のアーム101dと第5のアーム101eは第5の関節部102eにおいて連結されている。第5のアーム101eと第6のアーム101fは第6の関節部102fにおいて連結されている。   In FIG. 1, a robot 100 includes a gantry 117, a first arm 101a, a second arm 101b, a third arm 101c, a fourth arm 101d, a fifth arm 101e, and a sixth arm 101f. Yes. The gantry 117 and the first arm 101a are connected at the first joint portion 102a. The first arm 101a and the second arm 101b are connected at the second joint portion 102b. The second arm 101b and the third arm 101c are connected at the third joint portion 102c. The third arm 101c and the fourth arm 101d are connected at the fourth joint portion 102d. The fourth arm 101d and the fifth arm 101e are connected at the fifth joint portion 102e. The fifth arm 101e and the sixth arm 101f are connected at the sixth joint portion 102f.

第1のアーム101aは、架台117に対して第1の関節部102aにおいて回転軸103aを中心に回転する。第2のアーム101bは、第1のアームに対して第2の関節部102bにおいて回転軸104bを中心に回転する。第3のアーム101cは、第2のアーム101bに対して第3の関節部102cにおいて回転軸103cを中心に回転する。第4のアーム101dは、第3のアーム101cに対して第4の関節部102dにおいて回転軸103dを中心に回転する。第5のアーム101eは、第4のアーム101dに対して第5の関節部102eにおいて回転軸103eを中心に回転する。第6のアーム101fは、第5のアーム101eに対して第5の関節部102fにおいて回転軸103fを中心に回転する。   The first arm 101a rotates with respect to the gantry 117 around the rotation shaft 103a in the first joint portion 102a. The second arm 101b rotates around the rotation axis 104b in the second joint portion 102b with respect to the first arm. The third arm 101c rotates about the rotation shaft 103c at the third joint portion 102c with respect to the second arm 101b. The fourth arm 101d rotates about the rotation axis 103d in the fourth joint portion 102d with respect to the third arm 101c. The fifth arm 101e rotates about the rotation axis 103e at the fifth joint portion 102e with respect to the fourth arm 101d. The sixth arm 101f rotates about the rotation shaft 103f at the fifth joint portion 102f with respect to the fifth arm 101e.

第1の関節部102aには、第1のサーボモータ104aと第1のサーボモータ104aを制御する第1の制御部105aが設けられている。第2の関節部102bには、第2のサーボモータ102bと第2のサーボモータ104bを制御する第2の制御部105bが設けられている。第3の関節部102cには、第3のサーボモータ104cと第3のサーボモータ104cを制御する第3の制御部105cが設けられている。第4の関節部102dには、第4のサーボモータ104dと第4のサーボモータ104dを制御する第4の制御部105dが設けられている。第5の関節部102eには、第5のサーボモータ104eと第5のサーボモータ104eを制御する第5の制御部105eが設けられている。第6の関節部102fには、第6のサーボモータ104fと第6のサーボモータ104fを制御する第6の制御部105fが設けられている。なお、各関節部には、サーボモータ104a〜104fおよび制御部105a〜105f以外に、減速機やエンコーダやトルク検出器等が設けられている。   The first joint unit 102a is provided with a first servo motor 104a and a first control unit 105a that controls the first servo motor 104a. The second joint portion 102b is provided with a second servo motor 102b and a second control portion 105b that controls the second servo motor 104b. The third joint unit 102c is provided with a third servo motor 104c and a third control unit 105c that controls the third servo motor 104c. The fourth joint portion 102d is provided with a fourth servo motor 104d and a fourth control portion 105d that controls the fourth servo motor 104d. The fifth joint unit 102e is provided with a fifth servo motor 104e and a fifth control unit 105e that controls the fifth servo motor 104e. The sixth joint portion 102f is provided with a sixth servo motor 104f and a sixth control portion 105f that controls the sixth servo motor 104f. In addition to the servo motors 104a to 104f and the control units 105a to 105f, each joint is provided with a speed reducer, an encoder, a torque detector, and the like.

第1〜第6の制御部105a〜105fは、制御装置(不図示)から配線ケーブル106により直列に接続される。制御装置(不図示)と第1〜第6の制御部105a〜105fとの信号の送受信は、配線ケーブル106を介して行われる。また、配線ケーブル106を介して、各制御部間の信号の送受信も可能である。   The 1st-6th control parts 105a-105f are connected in series by the wiring cable 106 from a control apparatus (not shown). Signal transmission / reception between the control device (not shown) and the first to sixth control units 105 a to 105 f is performed via the wiring cable 106. Further, signals can be transmitted and received between the control units via the wiring cable 106.

(ロボットの制御システム)
本発明のロボット制御システムについて、図2を用いて説明する。図2(a)はロボット制御システムの構成を示す概念図である。制御装置200は、第1の制御部105a、第2の制御部105b、第3の制御部105c、第4の制御部105d、第5の制御部105e及び第6の制御部105fとバスケーブル106を介して並列に接続されている。第1〜第6のサーボモータ104a〜104fは、制御装置200からの関節角の目標値の角度目標値、回転速度、加速度、トルク等が送られてきて、それに応じで回転駆動する。
(Robot control system)
The robot control system of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2A is a conceptual diagram showing the configuration of the robot control system. The control device 200 includes a first control unit 105a, a second control unit 105b, a third control unit 105c, a fourth control unit 105d, a fifth control unit 105e, a sixth control unit 105f, and a bus cable 106. Are connected in parallel. The first to sixth servo motors 104a to 104f receive angle target values, rotation speeds, accelerations, torques, and the like of the target values of joint angles from the control device 200, and are driven to rotate accordingly.

図2(b)は、制御装置200から、第1〜第6の制御部105a〜105fに同時に送信される第1〜第6の関節角の目標値である角度目標値に関する制御信号200のフォーマットである。第一のデータ200のフォーマットは、第一のID210、第一のモータ角度目標値211、第二のモータ角度目標値212、第三のモータ角度目標値213、第四のモータ角度目標値214、第五のモータ角度目標値215および第六のモータ角度目標値216で構成されている。第1〜第6のサーボ制御部105a〜105fには、それぞれ第1〜6のモータ角度目標値211〜216が送信される。第1のサーボ制御部105aから第6のサーボ制御部105fは、第一のID210によって、第一のデータ201が制御装置200から第1のサーボ制御部105a〜第6のサーボ制御部105fに同時に通信しているデータと認識することができる。このようにして。第1の制御部111a〜第六のサーボ制御部116aには、各々が制御しているモータの角度目標値が通信される。この通信には、少ない帯域で通信できるマルチキャスト通信を用いることが好ましい。   FIG. 2B shows the format of the control signal 200 regarding the angle target value that is the target value of the first to sixth joint angles transmitted from the control device 200 to the first to sixth control units 105a to 105f simultaneously. It is. The format of the first data 200 includes a first ID 210, a first motor angle target value 211, a second motor angle target value 212, a third motor angle target value 213, a fourth motor angle target value 214, A fifth motor angle target value 215 and a sixth motor angle target value 216 are configured. First to sixth motor angle target values 211 to 216 are transmitted to the first to sixth servo control units 105a to 105f, respectively. The first servo control unit 105a to the sixth servo control unit 105f receive the first data 201 from the control device 200 to the first servo control unit 105a to the sixth servo control unit 105f simultaneously by the first ID 210. It can be recognized as data being communicated. In this way. The first control unit 111a to the sixth servo control unit 116a communicate with the target angle values of the motors controlled by the first control unit 111a to the sixth servo control unit 116a. For this communication, it is preferable to use multicast communication capable of communication in a small band.

次に、第3の関節部102cにおける第3のサーボモータ104cの駆動により発生する第3の間接トルクが、第2の関節部102bに及ぼす他軸干渉を抑制するための、第2のサーボモータの第2の制御部の制御方法を図3及び図4を用いて説明する。   Next, the second servo motor for suppressing the other-axis interference exerted on the second joint portion 102b by the third indirect torque generated by driving the third servo motor 104c in the third joint portion 102c. A control method of the second control unit will be described with reference to FIGS.

(第2、第3制御部詳細)
図3は、第2の制御部105bと第3制御部105cのブロック図を示す。制御装置200から第3の制御部(第二番の制御部)105cへ第一のデータ201が送信される。第3の制御部105cは、第一のデータ201に含まれる第3のモータ角度目標値213(第二番のサーボモータの関節角の目標値)に従った電流が第3のサーボモータ104cに流れるように制御する。第3のサーボモータ104cが回転することにより、第3のサーボモータ104cから第3の関節部102cにトルクが伝わる。第3の関節部102cには、負荷慣性モーメントが生じている。
(Details of second and third control units)
FIG. 3 shows a block diagram of the second control unit 105b and the third control unit 105c. The first data 201 is transmitted from the control device 200 to the third control unit (second control unit) 105c. The third control unit 105c causes the current according to the third motor angle target value 213 (target value of the joint angle of the second servo motor) included in the first data 201 to be supplied to the third servo motor 104c. Control to flow. As the third servo motor 104c rotates, torque is transmitted from the third servo motor 104c to the third joint portion 102c. A load inertia moment is generated in the third joint portion 102c.

図3で、制御装置200は、第2の制御部105b(第一番の制御部)に第一のデータ201を送信する。第2の制御部105bの外乱トルク計算器313は、送信された第一のデータ201の第3のサーボモータ角度目標値213から、外乱トルクの第二の関節トルク(他軸干渉により、第二番のサーボモータが第一番のサーボモータに与える負荷)を計算する。トルク電流換算器314は、第2の関節トルクを第2の関節トルクに相当する電流に換算する。   In FIG. 3, the control device 200 transmits the first data 201 to the second control unit 105b (first control unit). The disturbance torque calculator 313 of the second control unit 105b calculates the second joint torque of the disturbance torque from the third servo motor angle target value 213 of the transmitted first data 201 (by the interference of the other axis, the second No.2 servo motor is applied to the first servo motor. The torque current converter 314 converts the second joint torque into a current corresponding to the second joint torque.

また、制御器311は、制御装置200から送られてきた第一のデータ201中の第2のモータ角度目標値212に対応する電流を流す。電流増幅器312は、この電流と第2の関節トルク相当の電流とを増幅して第2のサーボモータに電流を送る。第2のサーボモータ104bは、モータが回転することにより、第2の関節部102bにトルクを伝える。エンコーダ(不図示)などにより測定された第2のサーボモータ104bの第2のモータの角度302は、制御器311に送られる。第2の関節部(102b)には、負荷慣性モーメントが生じている。このようにして、第3のサーボモータ104c(第二番のサーボモータ)が第2のサーボモータ(第一番のサーボモータ)に与える負荷を相殺することができる。   Further, the controller 311 passes a current corresponding to the second motor angle target value 212 in the first data 201 sent from the control device 200. The current amplifier 312 amplifies this current and a current corresponding to the second joint torque and sends the current to the second servo motor. The second servo motor 104b transmits torque to the second joint portion 102b as the motor rotates. The angle 302 of the second motor of the second servo motor 104b measured by an encoder (not shown) or the like is sent to the controller 311. A load inertia moment is generated in the second joint portion (102b). In this way, it is possible to cancel the load applied to the second servo motor (first servo motor) by the third servo motor 104c (second servo motor).

図4は、第3の関節部102c(第二番の関節部)における第3のサーボモータ104cの駆動により発生する第二の関節トルクが、第2の関節部102b(第一番の関節部)に及ぼす他軸干渉を抑制するフローチャートである。ステップ1(S1)では、ロボット100の第2の制御部105b(第一番の制御部)は、制御装置200から図2(b)で示す第一のデータ201がマルチキャスト通信によって、第2のモータ角度目標値212及び第3のデータ角度目標値を含むデータを取得する。また、第2の制御部105bは、モータに設けられたエンコーダ(不図示)によって第2のサーボモータの角度302のデータを取得する。   FIG. 4 shows that the second joint torque generated by driving the third servo motor 104c in the third joint 102c (second joint) is the second joint 102b (first joint). FIG. In step 1 (S1), the second control unit 105b (first control unit) of the robot 100 receives the first data 201 shown in FIG. Data including the motor angle target value 212 and the third data angle target value is acquired. Further, the second control unit 105b acquires data of the angle 302 of the second servomotor by an encoder (not shown) provided in the motor.

ステップ2(S2)では、制御器301は、第2のモータ角度目標値212と第2のモータの角度を比較し、差分に基づいてPID演算等を実施し電流指令値を計算する。   In step 2 (S2), the controller 301 compares the second motor angle target value 212 with the angle of the second motor, performs a PID calculation or the like based on the difference, and calculates a current command value.

ステップ3(S3)では、外乱トルク計算器303が、第3のサーボモータ104cの第3のモータ角度目標値213に基づいて、他軸干渉により第2の関節部102bに生じる第二の関節トルク609(第一番の関節トルク)を計算する。このステップでは、外乱トルク計算器303は、第3のモータ角度目標値213を演算することで第二の関節トルク609を求める。演算は、制御装置200から通信される第一のデータ201と、マニピュレータロボットが有する各リンクの質量情報に基づいた順運動学計算及び動力学演算によって行う。ステップ3では、第一のデータ201は、第3のモータ角度目標値213を含む全モータの角度目標値で構成されているため、第2のサーボモータ104bで順運動学計算及び動力学演算が可能となっている。   In Step 3 (S3), the disturbance torque calculator 303 generates the second joint torque generated in the second joint portion 102b due to the other-axis interference based on the third motor angle target value 213 of the third servo motor 104c. 609 (first joint torque) is calculated. In this step, the disturbance torque calculator 303 obtains the second joint torque 609 by calculating the third motor angle target value 213. The calculation is performed by forward kinematics calculation and dynamics calculation based on the first data 201 communicated from the control device 200 and the mass information of each link of the manipulator robot. In Step 3, since the first data 201 is composed of target angle values of all the motors including the third target motor angle value 213, the second servo motor 104b performs forward kinematics calculation and dynamics calculation. It is possible.

ステップ4(S4)では、トルク電流換算器304が、第2のサーボモータの関節トルクに基づいて、第二の関節トルク相当の電流305を換算する。このステップでは、トルク電流換算器304は、第2の関節トルク709を既知の第二のモータ306のトルク定数で除することで第二の関節トルク相当の電流308を計算する。   In step 4 (S4), the torque current converter 304 converts the current 305 corresponding to the second joint torque based on the joint torque of the second servomotor. In this step, the torque current converter 304 calculates a current 308 corresponding to the second joint torque by dividing the second joint torque 709 by the known torque constant of the second motor 306.

ステップ5(S5)では、電流増幅器302が、電流指令308と第二の関節トルク相当の電流305を合算し、合算値に倣うよう電流307をモータに通電する。動作終了していない場合は(S1)から動作を繰り返し、動作終了している場合にはエンドとなる(ステップ6(S6))。   In step 5 (S5), the current amplifier 302 adds the current command 308 and the current 305 corresponding to the second joint torque, and supplies the current 307 to the motor so as to follow the added value. If the operation has not ended, the operation is repeated from (S1), and if the operation has ended, the end is reached (step 6 (S6)).

ステップ1(S1)〜ステップ6(S6)により、第3の関節102cが駆動することによる反力である第ニの関節トルクが第2の関節102bにかかるとともに、第二の関節トルクを打ち消すトルクが第2のサーボモータ104bに発生する。第二の関節トルクを打ち消すことにより、他軸干渉によって生じる第二のモータの角度302と第二のモータ角度目標値212の誤差を解消することができる。このようにして、第一のデータ201のみを通信し、通信量を増大することなく他軸干渉を解消することができる。   Torque that counteracts the second joint torque while the second joint torque applied to the second joint 102b is applied to the second joint 102b by the step 1 (S1) to the step 6 (S6) by driving the third joint 102c. Occurs in the second servomotor 104b. By canceling the second joint torque, the error between the second motor angle 302 and the second motor angle target value 212 caused by the other-axis interference can be eliminated. In this way, only the first data 201 can be communicated, and other-axis interference can be eliminated without increasing the amount of communication.

また、第一から第六のサーボ機構は、順運動学計算により、それぞれが制御しているモータが取り付いている関節にかかる慣性負荷が算出可能である。慣性負荷の平方根に反比例して制御ゲインを変更することで、最適なゲインを決定することができるため、姿勢に応じて最適なゲインを設定するゲインスケジューリング制御が可能である。   In addition, the first to sixth servo mechanisms can calculate the inertial load applied to the joint attached to the motor controlled by the forward kinematics calculation. Since the optimal gain can be determined by changing the control gain in inverse proportion to the square root of the inertial load, gain scheduling control for setting the optimal gain according to the posture is possible.

本発明の制御は、通信量を増やさずとも他軸干渉の補正、ゲインスケジューリング制御が可能であり、サーボ機構とモータドライバを結ぶ通信線にシールドがなくともマニピュレータロボットの高精度制御が可能である。したがって、通信量を増やさずに他軸干渉を抑制して、マニピュレータロボットを小型化することができる。   The control of the present invention enables correction of other-axis interference and gain scheduling control without increasing the communication volume, and enables high-precision control of the manipulator robot without a shield on the communication line connecting the servo mechanism and the motor driver. . Therefore, it is possible to reduce the manipulator robot by suppressing other-axis interference without increasing the communication amount.

上記では、第2の関節部102bと第3の関節部102cの関係のみ説明したが、第2の関節部102bに対する第1の関節部102a、第4の関節部102d、第5の関節部102e、第6の関節部102fの干渉トルクも同様に補正可能である。また、第2の関節部102b以外の他の関節に対する干渉トルクの補正及びゲインスケジューリング制御も可能である。   Although only the relationship between the second joint portion 102b and the third joint portion 102c has been described above, the first joint portion 102a, the fourth joint portion 102d, and the fifth joint portion 102e with respect to the second joint portion 102b are described. The interference torque of the sixth joint portion 102f can be similarly corrected. Further, correction of interference torque for other joints other than the second joint portion 102b and gain scheduling control are also possible.

(第2実施形態)
第2実施形態では、第1実施形態と異なり、モータの実測値を制御装置200及び/又は制御部105a〜105fに送って、他軸干渉を抑制する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, unlike the first embodiment, the measured value of the motor is sent to the control device 200 and / or the control units 105a to 105f to suppress other-axis interference.

本発明の第2実施形態のロボット制御システムについて、図5を用いて説明する。制御装置200は、第1の制御部105a、第2の制御部105b、第3の制御部105c、第4の制御部105d、第5の制御部105e及び第6の制御部105fとバスケーブル106を介して接続されている。   A robot control system according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The control device 200 includes a first control unit 105a, a second control unit 105b, a third control unit 105c, a fourth control unit 105d, a fifth control unit 105e, a sixth control unit 105f, and a bus cable 106. Connected through.

第2実施形態も、第1実施形態と同様に、第3の関節部102cが第2の関節部102bに影響を及ぼす他軸干渉を抑制する場合の制御について説明する。   Similarly to the first embodiment, the second embodiment also describes control when the third joint portion 102c suppresses other-axis interference that affects the second joint portion 102b.

第3の制御部105cから、第1の制御部105a、第2の制御部105b、第4の制御部105d、第5の制御部105e、第6の制御部105f及び制御部200に第二のデータ501が通信される。第二のデータ501のフォーマットは、第二のID510と第3のサーボモータ104cの角度実測値511で構成されている。   From the third control unit 105c, the first control unit 105a, the second control unit 105b, the fourth control unit 105d, the fifth control unit 105e, the sixth control unit 105f, and the control unit 200 are connected to the second control unit 105c. Data 501 is communicated. The format of the second data 501 includes a second ID 510 and an actually measured angle value 511 of the third servo motor 104c.

第2実施形態のロボット制御システムの制御方法は、図4で示す第1実施形態のフローチャートと同様であり、異なる所だけ説明する。   The control method of the robot control system of the second embodiment is the same as the flowchart of the first embodiment shown in FIG. 4, and only different points will be described.

ステップ1(S1)では、制御装置200から第2の制御部105b(第一番のサーボ機構)に、第2のサーボモータ104b(第一番のサーボ機構)の第2のモータ角度目標値212をマルチキャスト通信で送信する。また、第3のサーボモータ(第二番のサーボモータ)の関節角の実測値511を含む第2のデータ501が、第二の制御部105bを含む制御部及び制御機構200にマルチキャスト通信される。第2の制御部105bは、第二のID510により、第3の制御部105cから送られてきたデータだと認識できる。   In step 1 (S1), the control device 200 transfers the second motor angle target value 212 of the second servo motor 104b (first servo mechanism) to the second control unit 105b (first servo mechanism). Is transmitted by multicast communication. Also, the second data 501 including the actual measured value 511 of the joint angle of the third servo motor (second servo motor) is multicasted to the control unit and the control mechanism 200 including the second control unit 105b. . The second control unit 105b can recognize the data transmitted from the third control unit 105c by the second ID 510.

ステップ3(S3)では、外乱トルク計算器313が、第3のサーボモータ104cのモータ角度実測値511に基づいて第2のサーボモータの第2の関節トルクを計算する。   In step 3 (S3), the disturbance torque calculator 313 calculates the second joint torque of the second servo motor based on the measured motor angle 511 of the third servo motor 104c.

第三のモータ角度目標値213と第三のモータ角度実測値511には僅かに差があり、第三のモータ角度実測値511の方が実際の動きを正確に表している。したがって、第2実施形態では、モータ角度実測値を用いることにより、精度良く他軸干渉を抑制することができ、またゲインスケジューリング制御を行うことができる。   There is a slight difference between the third motor angle target value 213 and the third motor angle actual measurement value 511, and the third motor angle actual measurement value 511 more accurately represents the actual movement. Therefore, in the second embodiment, the other-axis interference can be suppressed with high accuracy and gain scheduling control can be performed by using the measured motor angle value.

本発明の分散制御型のロボット制御システムは、産業用ロボット等のロボットの制御に用いることができる。   The distributed control type robot control system of the present invention can be used to control a robot such as an industrial robot.

100 ロボット
101a〜101f 第1〜第6のアーム
102a〜102f 第1〜第6の関節部
103a〜103f 回転軸
104a〜104f 第1〜第6のサーボモータ
105a〜105f 第1〜第6の制御部
200 制御部
201 第一のデータ
311 制御器
312 電流増幅器
313 外乱トルク計算器
314 トルク電流換算器
501 第二のデータ
608 第三の関節トルク
609 第二の関節トルク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Robot 101a-101f 1st-6th arm 102a-102f 1st-6th joint part 103a-103f Rotating shaft 104a-104f 1st-6th servomotor 105a-105f 1st-6th control part 200 control unit 201 first data 311 controller 312 current amplifier 313 disturbance torque calculator 314 torque current converter 501 second data 608 third joint torque 609 second joint torque

Claims (5)

制御装置と、多関節ロボットとを有し、前記多関節ロボットの複数の関節部に制御部が設けられた分散制御型のロボット制御システムであって、
前記制御装置から第一番のサーボモータを制御する第一番の制御部に、前記第一番のサーボモータの関節角の目標値と第二番のサーボモータの関節角の目標値とをマルチキャスト通信で送信し、
前記第一番の制御部は、前記第二番のサーボモータが前記第1番のサーボモータに与える負荷を相殺するように前記第1番のサーボモータの関節角を駆動させることを特徴とする分散制御型のロボット制御システム。
A distributed control type robot control system comprising a control device and a multi-joint robot, wherein a plurality of joints of the multi-joint robot are provided with control units,
Multicasting the target value of the joint angle of the first servo motor and the target value of the joint angle of the second servo motor to the first control unit that controls the first servo motor from the control device Send by communication,
The first control unit drives a joint angle of the first servo motor so as to cancel a load applied to the first servo motor by the second servo motor. Distributed control type robot control system.
前記第一番の制御部は、マルチキャスト通信された前記第2のサーボモータの関節角の目標値から、前記第二番のサーボモータが前記第一番のサーボモータに与える負荷を計算することを特徴とする請求項1に記載の分散制御型のロボット制御システム。   The first control unit calculates a load applied to the first servomotor by the second servomotor from a target value of a joint angle of the second servomotor that is multicast-communicated. The distributed control type robot control system according to claim 1, wherein: 前記第一番の制御部は、マルチキャスト通信された前記第2のサーボモータの関節角の実測値から、前記第二番のサーボモータが前記第一番のサーボモータに与える負荷を計算することを特徴とする請求項1に記載の分散制御型のロボット制御システム。   The first control unit calculates a load applied to the first servo motor by the second servo motor from an actual measurement value of a joint angle of the second servo motor that is multicast-communicated. The distributed control type robot control system according to claim 1, wherein: 前記多関節ロボットは、6軸多関節ロボットであり、
前記制御装置から6軸全てのサーボモータに、6軸全ての関節角の目標値をマルチキャスト通信で送信することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の分散制御型のロボット制御システム。
The articulated robot is a 6-axis articulated robot;
4. The distributed control robot according to claim 1, wherein target values of joint angles of all six axes are transmitted from the control device to all six axis servo motors by multicast communication. Control system.
制御装置と、多関節ロボットとを有し、前記多関節ロボットの複数の関節にサーボ制御部が設けられた分散制御型のロボットの制御方法であって、
前記制御装置から第一番の制御部に、第一番のサーボモータの関節角の目標値と第二番のサーボモータの関節角の目標値とを含むデータをマルチキャスト通信で送信するとともに、前記第二番のサーボモータのモータ角度を取得する工程と、
前記第一番の制御部が、前記第二番のサーボモータのモータ角度目標値に基づいて、前記第一番のサーボモータの関節トルクを計算する工程と、
前記第一番のサーボモータが、前記第一番のサーボモータの関節トルクに基づいて、前記第一番の関節トルク相当の電流を換算する工程と、
前記第一番の制御部が、前記第二番のサーボモータが前記第1番のサーボモータに与える負荷を相殺するように、前記第一番のサーボモータの関節角の目標値に対応する電流と前記第一番の関節トルク相当の電流を足して、前記第一番のサーボモータに通電する工程と、
を有することを特徴とする分散制御型のロボットの制御方法。
A control method of a distributed control type robot having a control device and an articulated robot, wherein a servo control unit is provided at a plurality of joints of the articulated robot,
Transmitting data including the target value of the joint angle of the first servo motor and the target value of the joint angle of the second servo motor from the control device to the first control unit by multicast communication, Obtaining the motor angle of the second servomotor;
The first control unit calculates a joint torque of the first servomotor based on a motor angle target value of the second servomotor;
The first servomotor converting a current corresponding to the first joint torque based on the joint torque of the first servomotor;
The current corresponding to the target value of the joint angle of the first servomotor so that the first controller cancels the load applied by the second servomotor to the first servomotor. And adding a current corresponding to the first joint torque to energize the first servo motor;
A distributed control type robot control method comprising:
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