JP2016002626A - Parallel link robot, control method for parallel link robot, and control method for robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のアクチュエータとリンク機構とを組み合わせて構成され、物品の加工や組立等の作業に用いられるパラレルリンクロボット、パラレルリンクロボット及びロボットの制御方法に関する。 The present invention relates to a parallel link robot, a parallel link robot, and a robot control method, which are configured by combining a plurality of actuators and a link mechanism, and are used for operations such as processing and assembly of articles.
パラレルリンクロボットは、基礎部となる固定部材に支持された複数のアクチュエータと出力部材との間に、それぞれアームとしてのリンク機構を設けている。そして、複数のアクチュエータをそれぞれ駆動して、各リンクの先端に接続された出力部材及び出力部材に装着されたエンドエフェクタの位置、姿勢を制御する。 The parallel link robot is provided with a link mechanism as an arm between a plurality of actuators supported by a fixed member serving as a base and an output member. A plurality of actuators are driven to control the position and posture of the output member connected to the tip of each link and the end effector attached to the output member.
ここで、パラレルリンクロボットによる作業中に何らかの原因により停止状態となり、停止位置が本来の作業経路上に存在しない場合、該停止位置から再運転するとパラレルリンクロボットが周囲の干渉物に接触する恐れがある。干渉物との接触を避けるために、パラレルリンクロボットにおいては、停止状態からの再運転時に自動で原点復帰動作を実行する構成が一般に知られている。原点復帰動作としては、例えば、まず、ロボットの可動領域及びロボットと治具等とが干渉する干渉領域から構成される領域を、マトリクス状に分割する。そして、分割された領域ごとに設定されたロボットの動作方向の情報に基づいてロボットを移動させることで、ロボットの停止位置によらず原点位置への復帰を可能にする構成が提案されている(特許文献1参照)。 Here, if the parallel link robot is stopped for some reason during the work by the parallel link robot and the stop position does not exist on the original work route, the parallel link robot may come into contact with surrounding interference objects when the operation is restarted from the stop position. is there. In order to avoid contact with an interfering object, a parallel link robot generally has a configuration in which an origin return operation is automatically executed when restarting from a stopped state. As the return to origin operation, for example, first, an area composed of a movable area of the robot and an interference area where the robot and a jig interfere with each other is divided into a matrix. Then, a configuration has been proposed in which the robot can be returned to the original position regardless of the stop position of the robot by moving the robot based on the information on the movement direction of the robot set for each divided area ( Patent Document 1).
上述の特許文献1に記載された構成の場合、ロボットの停止位置の絶対位置を検出する必要があり、絶対位置を検出できるエンコーダ、いわゆるアブソリュートエンコーダを用いてロボットの絶対位置を検出している。しかしながら、パラレルリンクロボットにおいては、複数のアクチュエータを有しており、パラレルリンクロボットの出力部材の絶対位置を検出するためには、各アクチュエータにアブソリュートエンコーダを設ける必要がある。このように構成した場合、アブソリュートエンコーダ自体が高価であることから、製造コストが増加してしまうという問題があった。また、パラレルリンクロボット以外の複数のアクチュエータを駆動して出力部材の位置を制御するロボットにおいても、アブソリュートエンコーダを採用することで、同様にコストが増加する場合があった。
In the case of the configuration described in
本発明は、このような事情に鑑み、出力部材の絶対位置を安価な構成で容易に検出できる構造を実現するパラレルリンクロボット、パラレルリンクロボットの制御方法、及びロボットの制御方法を提供することを目的とするものである。 In view of such circumstances, the present invention provides a parallel link robot, a parallel link robot control method, and a robot control method that realize a structure that can easily detect the absolute position of an output member with an inexpensive configuration. It is the purpose.
本発明は、出力軸を有する出力部材と、固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記位置特定モードにおいて、前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理と、前記複数の検出部のいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理と、前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理と、を実行する、ことを特徴とするパラレルリンクロボットである。 The present invention provides an output member having an output shaft, a plurality of actuators supported by a fixed member and moving the output member, and provided between the output shaft and the plurality of actuators, respectively, and interlocked with the actuators. A drive link member that is driven by the drive link member, and a driven link member that is connected to the output shaft and driven by the drive link member. When the drive link member is driven, A link mechanism that positions the output member, a rotating member that has a detected portion and whose rotational position moves in conjunction with the drive link member, and a plurality of detections in which an on / off signal is switched depending on the rotational position of the detected portion And a control unit having a position specifying mode for specifying the position of the output member, the control unit in the position specifying mode A rotation region specifying process for specifying in which rotation region the drive link member is located among a plurality of rotation regions having different on / off signals of the plurality of detection units, and any of the detection units The actuator is driven to the boundary position between the rotation area where the drive link member is located and the rotation area adjacent to the rotation area among the boundary positions of each rotation area where the on / off signal is switched. A drive process for moving a detection unit, and a position specifying process for executing the rotation region specifying process and the drive process for all of the plurality of actuators to specify the position of the output member are performed. It is a parallel link robot.
また、本発明は、出力軸を有する出力部材と、固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備えたパラレルリンクロボットの制御方法において、前記制御部が、前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、前記制御部が、前記複数の検出部のいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、前記制御部が、前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、ことを特徴とするパラレルリンクロボットの制御方法である。 Further, the present invention provides an output member having an output shaft, a plurality of actuators supported by a fixed member to move the output member, and provided between the output shaft and the plurality of actuators, A drive link member that is driven in conjunction, and a driven link member that is connected to the output shaft and driven by the drive link member, and each of the driven link members is connected when the drive link member is driven. A link mechanism that positions the output member according to a relationship, a rotating member that has a detected portion and whose rotational position moves in conjunction with the drive link member, and a plurality of on / off signals that are switched depending on the rotational position of the detected portion And a control unit having a position specifying mode for specifying the position of the output member. The control unit executes a rotation region specifying process for specifying in which rotation region the drive link member is located among a plurality of rotation regions having different on / off signals of the plurality of detection units. A rotation region specifying process step, and the control unit includes a rotation region in which the drive link member is located and a rotation of the rotation region where the ON / OFF signal of any one of the plurality of detection units is switched. A drive processing step of executing a driving process of moving the detected part by driving the actuator to a boundary position with a rotation area adjacent to the area; and the control unit performs the rotation area specifying process and the driving process. And a position specifying process step for executing a position specifying process for specifying the position of the output member, which is executed on all of the plurality of actuators. It is a method of controlling the link robot.
また、本発明は、出力部材の位置を移動する複数のアクチュエータと、前記複数のアクチュエータのそれぞれに設けられ、駆動領域を複数に分割する各回転領域のうちいずれの回転領域において駆動しているかを検出する複数のアクチュエータ位置検出センサと、前記複数のアクチュエータの各回転領域の組み合わせにより、前記出力部材の可動領域を複数の分割空間に分割し前記出力部材の位置を制御する制御部と、を備えたロボットの制御方法において、前記制御部が、前記ロボットの起動時又は起動後において、前記複数のアクチュエータのそれぞれが駆動している回転領域を前記アクチュエータ位置検出センサで検出する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、前記制御部が、前記回転領域の組み合わせから前記出力部材の位置を含む分割空間を判断し前記複数のアクチュエータを駆動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、前記制御部が、前記複数のアクチュエータのそれぞれが回転領域の境界位置に達したことを前記アクチュエータ位置検出センサが検出した場合に、前記複数のアクチュエータ及び前記出力部材の原点からの位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、ことを特徴とするロボットの制御方法である。 Further, the present invention provides a plurality of actuators that move the position of the output member, and a rotation region that is provided in each of the plurality of actuators and that is driven in each rotation region that divides the drive region into a plurality of regions A plurality of actuator position detection sensors for detecting, and a control unit that controls the position of the output member by dividing the movable region of the output member into a plurality of divided spaces by combining the rotation regions of the plurality of actuators. In the robot control method, the control unit executes a rotation region specifying process in which the actuator position detection sensor detects a rotation region driven by each of the plurality of actuators at the time of starting or after the robot is started. The rotation area specifying process step, and the control unit outputs the output from a combination of the rotation areas. A drive process step of determining a divided space including a material position and executing a drive process of driving the plurality of actuators; and the control unit that the plurality of actuators have reached the boundary position of the rotation region A position specifying process for executing a position specifying process for specifying the positions of the plurality of actuators and the output member from the origin when detected by an actuator position detection sensor. It is.
本発明によれば、各アクチュエータを駆動し、各アクチュエータに設けられた複数の検出部のいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる境界位置に駆動リンク部材を移動することで、出力部材の絶対位置が特定される。これにより、出力部材の絶対位置を安価な構成で特定することができる。また、各アクチュエータの駆動量を抑えることができ、出力部材の絶対位置を容易に特定することができる。 According to the present invention, the absolute position of the output member is driven by driving each actuator and moving the drive link member to the boundary position where the on / off signal of any one of the plurality of detection units provided in each actuator is switched. Is identified. Thereby, the absolute position of the output member can be specified with an inexpensive configuration. Further, the driving amount of each actuator can be suppressed, and the absolute position of the output member can be easily specified.
本発明の実施形態について、図1〜図10を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[パラレルリンクロボット概要]
図1(a)、(b)に示すように、パラレルリンクロボット100は、固定部材としてのベース部100Aと、所定の空間内で移動する出力部材103と、複数のモータ107,108,111と、複数のアーム109,110,112と、を備える。ここで、モータ107は、第1アクチュエータに、モータ108は、第2アクチュエータに、モータ111は、第3アクチュエータに、それぞれ相当する。そして、モータ107,108,111は、本実施形態における複数のアクチュエータを構成する。また、アーム109は、第1アームに、アーム110は、第2アームに、アーム112は、第3アームに、それぞれ相当する。また、以下の記載において、モータ107を第1モータ107、モータ108を第2モータ108、モータ111を第3モータ111とも記載する。
[Parallel link robot overview]
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
ベース部100Aは、略水平方向に配置された水平板101と、水平板101から略鉛直方向に設けられた鉛直板102と、から構成され、第1〜第3モータ107,108,111を支持する。第1〜第3モータ107,108,111は、それぞれ鉛直板102の所定位置に固定されている。本実施形態において、パラレルリンクロボット100は、鉛直板102の幅方向中央の鉛直方向上側に第3モータ111を、鉛直板102の鉛直方向中間部で、幅方向中央を挟んだ両側に、それぞれ第1モータ107、第2モータ108を配置している。水平板101上には、ワークや組立用の治具などが配置される。
The
出力部材103は、ワークの把持や移動を行うロボットハンド等のエンドエフェクタ104を装着するためのマニピュレータである。出力部材103は、後述する複数のアームを構成するリンク機構が結合される出力軸105を、着脱自在に設けられたエンドエフェクタ104と同一軸上に有する。
The
[出力部材の位置決め]
パラレルリンクロボット100による出力部材103の位置決めの構成について、図1、図2を用いて説明する。第1アーム109及び第2アーム110は、出力部材103と第1モータ107との間及び出力部材103と第2モータ108との間にそれぞれ配設される。第1アーム109及び第2アーム110は、出力部材103をその両側から保持する。そして、第1モータ107及び第2モータ108の駆動により出力部材103を出力軸105に交差する方向(略水平方向)に移動させる。なお、厳密に言えば第3モータ111を停止している場合は、第1モータ107及び第2モータ108によって出力部材103は仮想的な球面上を移動することになる。
[Positioning of output member]
A configuration for positioning the
第3アーム112は、出力部材103と第3モータ111との間に設けられている。第3アーム112は、出力部材103を鉛直方向上方側から保持する。そして、第3モータ111の駆動により出力部材103を出力軸105と略平行な方向に移動させる。厳密に言えば、第1モータ107と第2モータ108を停止している場合は、第3モータ111の駆動により出力部材103は仮想的な円弧上を移動することになる。そして、第1〜第3モータ107,108,111が駆動した場合、第1〜第3アーム109,110,112のそれぞれの連結関係により、所定の空間内での出力部材103を位置決めを可能としている。これら第1アーム109、第2アーム110及び第3アーム112は、出力部材103の姿勢を保持する保持手段を構成する。また、このような保持手段及び出力部材103とでパラレルリンク構造体を構成する。以下、より具体的に説明する。
The
第1モータ107は、第1回転アーム107aを略水平方向に回動させて第1リンク軸107bを位置決めする回転型アクチュエータである。第2モータ108は、第2回転アーム108aを略水平方向に回動させて第2リンク軸108bを位置決めする回転型アクチュエータである。本実施形態では、第1回転アーム107aの長さと第2回転アーム108aの長さとを同じとしている。また、第1回転アーム107aと第2回転アーム108aとの出力軸105と平行な方向に関する位置も同じとしている。
The
第1、第2リンク軸107b,108bは、それぞれ第1、第2モータ107,108の回転軸に略平行となるように、かつ傾動不能に、第1、第2回転アーム107a,108aの先端に設けられている。本実施形態では、第1、第2モータ107,108の回転軸は、出力軸105と略平行に配置されているため、第1、第2リンク軸107b,108bも、それぞれ出力軸105と略平行に配置される。
The first and
第1アーム109は、出力軸105と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第1リンク109aからなる。本実施形態では、同じ長さの2本の第1リンク109aにより第1アーム109を構成している。このような第1アーム109は、一端が出力部材103に対して、出力軸105に平行な軸(第1軸132)を中心とする回動と、第1軸132と第1アーム109の配設方向とに直交する軸を中心とする回動と、が可能な2自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第1モータ107の駆動部としての第1回転アーム107aに傾動不能に設けられた第1リンク軸107bに接続される。これにより、第1アーム109は、平行リンク機構を構成している。
The
具体的には、2本の第1リンク109aの一端は、それぞれエンドエフェクタ104を支持する出力軸105に平行な第1軸132に2自由度のジョイント部109bで接続されている。また、2本の第1リンク109aの他端は、それぞれ第1リンク軸107bに2自由度のジョイント部109cで接続されている。ここで、ジョイント部109cは、第1リンク軸107bを中心とする回動及び第1リンク軸107bと第1リンク109aの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。すなわち、2本の第1リンク109aは、両端を第1軸132上と第1リンク軸107b上に、それぞれ2自由度で接続している。そして、第1軸132と、第1リンク軸107bと、2本の第1リンク109aと、で平行リンク機構を構成している。
Specifically, one end of each of the two
第2アーム110は、出力軸105と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第2リンク110aからなる。本実施形態では、同じ長さの2本の第2リンク110aにより第2アーム110を構成している。また、2本の第2リンク110aの長さは、第1アーム109の2本の第1リンク109aの長さと同じとしている。このような第2アーム110は、一端が出力部材103に対して、出力軸105に平行な軸(第2軸133)を中心とする回動及び第2軸133と第2アーム110の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第2モータ108の駆動部としての第2回転アーム108aに傾動不能に設けられた第2リンク軸108bに接続される。
The
具体的には、2本の第2リンク110aの一端は、それぞれエンドエフェクタ104を支持する出力軸105に平行な第2軸133に2自由度のジョイント部110bで接続されている。また、2本の第2リンク110aの他端は、それぞれ第2リンク軸108bに2自由度のジョイント部110cで接続されている。ここで、ジョイント部110cは、第2リンク軸108bを中心とする回動及び第2リンク軸108bと第2リンク110aの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。すなわち、2本の第2リンク110aは、両端を第2軸133上と第2リンク軸108b上に、それぞれ2自由度で接続している。そして、第2軸133と、第2リンク軸108bと、2本の第2リンク110aと、で平行リンク機構を構成している。また、2本の第2リンク110aを第2軸133に接続するジョイント部110bは、第1アーム109の2本の第1リンク109aを第1軸132に接続するジョイント部109bと、出力軸105と平行な方向に関して同じ位置に配置している。
Specifically, one end of each of the two
このように構成することで、エンドエフェクタ104を支持する出力軸105と、傾動不能に設けられた第1リンク軸107b及び第2リンク軸108bと、は、常に平行が保たれる。そして、第1、第2回転アーム107a,108aのそれぞれがどの位置に回動しても、エンドエフェクタ104の姿勢(傾き)が一定(略鉛直方向)に保持される。
With this configuration, the
第3アクチュエータとしての第3モータ111は、第3回転アーム111aを略垂直方向に回動させて第3リンク軸111bを位置決めする回転型アクチュエータである。第3リンク軸111bは、第3モータ111の回転軸に略平行となるように、かつ傾動不能に、第3回転アーム111aの先端に設けられている。本実施形態では、第3モータ111の回転軸は、第3軸106と略平行に配置されているため、第3リンク軸111bも、第3軸106と略平行に配置される。
The
第3アーム112は、第3軸106と平行な方向に離間して互いに平行に配設される複数の第3リンク112aからなる。本実施形態では、同じ長さの2本の第3リンク112aにより第3アーム112を構成している。このような第3アーム112は、一端が出力部材103に対して、第3軸106を中心とする回動及び第3軸106と第3アーム112の配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能な2自由度を有する状態で接続される。また、他端が、第3モータ111の駆動部としての第3回転アーム111aに傾動不能に設けられた第3リンク軸111bに接続される。これにより、第3アーム112は、平行リンク機構を構成している。
The
具体的には、2本の第3リンク112aの一端は、それぞれ第3軸106に2自由度のジョイント部112bで接続されている。また、2本の第3リンク112aの他端は、それぞれ第3リンク軸111bに2自由度のジョイント部112cで接続されている。ここで、ジョイント部112cは、第3リンク軸111bを中心とする回動及び第3リンク軸111bと第3リンク112aの配設方向とに直交する軸を中心とする回動が可能である。また、第3アーム112の一対の第3リンク112aは、第3軸106の出力軸105が接合された部分から水平方向の対称位置で接続されている。すなわち、2本の第3リンク112aは、両端を第3軸106上と第3リンク軸111b上に、それぞれ2自由度で接続している。そして、第3軸106と、第3リンク軸111bと、2本の第3リンク112aと、で平行リンク機構を構成している。これにより、エンドエフェクタ104を支持する第3軸106と、傾動不能に設けられた第3リンク軸111bとは、常に平行が保たれる。そして、第3回転アーム111aがどの位置に回動しても、エンドエフェクタ104の出力軸105の軸周りの回転が拘束され、向きが一定に保たれる。
Specifically, one end of each of the two
このように、リンク機構を構成する第1〜第3アーム109,110,112のうち第1〜第3モータ107,108,111と連動して駆動する第1〜第3回転アーム107a,108a、111aは、本実施形態における駆動リンク部材を構成する。また、出力軸105と接続し第1〜第3回転アーム107a,108a,111aに駆動される第1〜第3リンク109a,110a,112aは、本実施形態における従動リンク部材を構成する。そして、上述したように、第1〜第3回転アーム107a,108a,111aを駆動した場合に、第1〜第3リンク109a,110a,112aのそれぞれの連結関係により、所定の空間内で出力部材103が位置決めされる。
As described above, the first to third
なお、本実施形態では、出力軸105と第3軸106との成す角度が90度で互いに直交するように設けられているが、立体的に直交するようにしても良いし、90度に限らず所定の角度を成すように配置しても良い。
In the present embodiment, the angle formed between the
このように、本実施形態に係るパラレルリンクロボット100は、第1〜第3アーム109,110,112が形成する平行リンク機構により、出力部材103に装着されたエンドエフェクタ104が一定の姿勢を保つように支持される。ここで、エンドエフェクタ104の姿勢とは、傾きと向きとの両方を意味する。
Thus, in the
本実施形態に係るパラレルリンクロボット100においては、第1モータ107による第1回転アーム107aの駆動と、第2モータ108による第2回転アーム108aの駆動と、を行うことで、出力部材103は略水平方向に移動する。また、第3モータ111により第3回転アーム111aを駆動することで、出力部材103を上下方向に移動させると、第1アーム109及び第2アーム110は、水平からずれる。このため、出力部材103の3次元空間内(所定の空間内)の位置は、第1アーム109と第2アーム110との傾斜を考慮して、第1〜第3回転アーム107a,108a,111aの駆動量から幾何学的に算出することが可能である。また、逆運動学の計算により、出力部材103の空間位置座標から第1〜第3モータ107,108,111の駆動量を算出することが可能である。
In the
[モータの作動領域を分割する構成]
次に、本実施形態における第1〜第3モータ107,108,111の絶対位置を検出する構成について説明する。なお、第1〜第3モータ107,108,111の絶対位置を検出する構成は、いずれも同様の構成であり、以下では、代表して第1モータ107の絶対位置を検出する構成について説明する。他のモータの絶対位置を検出する構成については、第1モータ107の絶対位置を検出する構成と同一の構成及び作用の部材には同じ添え字を付し、各モータを示す番号を変更する。
[Configuration to divide motor operating area]
Next, a configuration for detecting the absolute positions of the first to
図3に示すように、第1モータ107には、第1回転アーム107aと連動して回転位置が移動する回転部材としてのプレート107dと、複数の検出部としての検出センサ107i〜107kと、が設けられている。プレート107dは、第1半径を有する第1円弧部107eと、第1半径よりも長い第2半径を有する第2円弧部107fと、を有している。検出センサ107i〜107kは、フォトインタラプタから構成され、第1円弧部107eよりも外周側に配置されており、第2円弧部107fの有無を検出する。本実施形態においては、第1モータ107及び第1回転アーム107aと連動して駆動するプレート107dの第2円弧部107fのエッジ107g,107hによって、検出センサ107i〜107kのオン、オフ信号が切り替わるように構成されている。ここで、プレート107dの回転位置とは、第1モータ107の駆動軸を中心とした周方向におけるプレート107dの位置である。また、回転位置によって検出センサ107i〜107kのオン、オフ信号を切り替えるエッジ107g,107hは、本実施形態における被検出部を構成する。なお、本実施形態において、検出センサ107i〜107kは、フォトインタラプタから構成されているが、これに限定されない。検出センサ107i〜107kは、例えば、第2円弧部107fと対向する場合には第2円弧部107fによって押圧されることでオン状態となり、第2円弧部107fと対向しない場合にはオフ状態となるプッシュ式スイッチであってもよい。
As shown in FIG. 3, the
パラレルリンクロボット100のCPU401(後述)は、検出センサ107i〜107kの各オン、オフ信号ごとに第1回転アーム107aが位置することができる領域としての作動領域を分割している。つまり、CPU401は、第1モータ107の作動領域を回転角ごとに分割している。図4に示すように、本実施形態に係る第1モータ107は、第1回転アーム107aの作動領域に対応する第1〜第6回転領域A〜Fに作動領域が分割されている。ここで、第1〜第6回転領域A〜Fのうち、第1〜第4回転領域A〜Dは、第1回転アーム107aを動かし得る領域である可動領域であり、それぞれ等しい大きさとなっている。また、第1〜第4回転領域A〜Dは、それぞれ検出センサ107i〜107kの各オン、オフ信号のパターンが異なっている。例えば、第1回転領域Aに第1回転アーム107aが位置する場合には、検出センサ107i,107jがオフであり、検出センサ107kがオンになっている。また、第2回転領域Bに第1回転アーム107aが位置する場合には、検出センサ107i〜107kがオフになっている。なお、本実施形態における第1〜第4回転領域A〜Dと、各検出センサ107i〜107kのオン、オフ信号のパターンと、は、例示であり、本発明はこれに限定されない。
A CPU 401 (described later) of the
CPU401は、第1モータ107を駆動し、検出センサ107i〜107kのいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる位置までエッジ107g,107hの回転位置を移動することで、第1モータ107の絶対位置(回転角)を特定することができる。このとき、第1回転アーム107aは、移動前に位置した回転領域と、該回転領域に隣接する回転領域との境界となる境界位置に位置する。つまり、CPU401は、第1モータ107を駆動し、第1回転アーム107aを境界位置まで移動することで、第1モータ107の絶対位置を特定することができる。ここで、検出センサ107i〜107kのいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる位置が、各回転領域の境界位置を構成している。
The
第5、第6回転領域E,Fは、第1回転アーム107aの不可動領域である。ここで、不可動領域とは、第1回転アーム107aが物理的に動くことができない領域及び動くことを許容しない任意に設定された領域のことである。本実施形態においては、第1回転アーム107aと鉛直板102との干渉等を考慮して第5、第6回転領域E,Fを設定している。また、異常時において第1回転アーム107aが鉛直板102に干渉してしまうことを確実に防ぐために、第1モータ107には、第1回転アーム107aと当接し第1回転アーム107aの回転を停止するストッパ107lが設けられている。この構成により、第1モータ107は、第5、第6回転領域E,Fの各回転領域内において、第1回転アーム107aがストッパ107lに当接しない範囲で回転角をとることができる。
The fifth and sixth rotation areas E and F are immovable areas of the
なお、回転領域の数及びその大きさは、プレート107dのエッジ107g,107hの位置と、検出センサの位置及び数と、によって決定される。第1モータ107の作動領域は、検出センサ1つにつき2つの回転領域に分割することができるため、検出センサの設置数をnとすると、回転領域の最大分割数は2nで表される。本実施形態においては、第1モータ107の作動領域を第1〜第6回転領域A〜Fに分割するために、3つの検出センサ107i〜107kを設けている。
Note that the number and size of the rotation regions are determined by the positions of the
[出力部材の可動領域の分割]
図5は、出力部材103が移動可能な所定の空間(可動領域)を、第1〜第3モータ107,108,111の各第1〜第4回転領域A〜Dごとに分割した状態を示す図である。本実施形態において、出力部材103の可動領域は、第1〜第3モータ107,108,111の作動領域のうち各回転アームの可動領域をそれぞれ第1〜第4回転領域A〜Dに4分割していることから、64個の分割空間に分割される。なお、図5及び後述する図6において、説明を明確にするために、パラレルリンクロボット100を構成するアームやリンク等の一部の部品の図示を省略している。また、例えば、第1〜第3モータ107,108,111の回転角がそれぞれ第4回転領域D、第1回転領域A、第3回転領域Cに含まれる場合、出力部材103の位置は、図5中ハッチングがなされた分割空間に含まれる。この分割空間の位置を「DAC」として記載する。以下、第1〜第3モータ107,108,111の回転角が含まれる領域が、それぞれ107x,108y,111zとなる場合、出力部材103の位置を含む分割空間を「xyz」と記載する。また、以下の記載において、可動領域内における出力部材103の位置を代表する1点を、出力部材位置103aと記載する。
[Division of movable area of output member]
FIG. 5 shows a state in which a predetermined space (movable region) in which the
ここで、分割空間の表面形状は、第1〜第3モータ107,108,111のうちいずれか1つを独立に動かした場合における出力部材103の移動経路に依存している。本実施形態においては、第1〜第3モータ107,108,111に接続する各回転アームを回転駆動すると、各リンク機構を介して、出力部材103の移動経路が略円弧形状を取ることから、分割空間の表面形状が曲面となっている。また、各分割空間の表面は、それぞれ該分割空間と隣接する分割空間との境界となっている。出力部材103は、出力部材位置103aが分割空間の表面上である場合に、第1〜第3モータ107,108,111のいずれかを単独で駆動すると、該分割空間の表面に沿って移動する。また、出力部材位置103aが分割空間の内部である場合に、第1〜第3モータ107,108,111を単独で駆動すると、出力部材103の移動経路は、分割空間の稜線と概ね同じ軌道となる。なお、各分割空間の大きさは、各アクチュエータの配置位置や、各アクチュエータの回転領域の大きさ等に依存する。
Here, the surface shape of the divided space depends on the movement path of the
なお、本実施形態において、出力部材103が位置できる領域は、第5、第6回転領域E,Fを含めることで、絶対位置を特定できる分割空間が存在する範囲よりも広く設定することができる。パラレルリンクロボット100において、分割空間外の空間では、パラレルリンクロボット100が各作業を実行しないため、ワークや部品等の干渉物が存在しない。そのため、原点位置を分割空間の外側、かつ第1、第2モータ107,108よりも第3モータ111側に設定することで、パラレルリンクロボット100は、後述する原点復帰処理において干渉物に接触する可能性が低くなる。これにより、パラレルリンクロボット100は、安定して速やかに、出力部材103を原点に復帰させることができる。
In the present embodiment, the region where the
[パラレルリンクロボットの制御部]
次に、本実施形態に係るパラレルリンクロボット100の制御部について図7に沿って説明する。パラレルリンクロボット100は、制御部として機能するCPU401と、記憶可能な記憶部として機能するROM402及びRAM403と、を備えている。
[Control unit of parallel link robot]
Next, the control unit of the
CPU401には、ROM402、RAM403、第1〜第3モータ107,108,111、検出センサ107i〜107k,108i〜108k,111i〜111k及び外部ネットワーク420がバス410を介して接続されている。CPU401は、第1〜第3モータ107,108,111の動作を制御し、出力部材103を回転領域内で移動させてエンドエフェクタ104による作業を実行する。また、CPU401は、全検出センサの各オン、オフ信号から、第1〜第3回転アーム107a,108a,111aが位置する回転領域を判定する。そして、後述する出力部材103の絶対位置を特定する絶対位置特定モードにおいて、可動領域内における出力部材103の絶対位置を特定する。また、CPU401は、外部ネットワーク420を介して外部から各種制御情報を入力可能に構成されている。
A
[出力部材の絶対位置の特定]
次に、本実施形態に係るパラレルリンクロボット100が、出力部材103の絶対位置を特定する場合における、CPU401の各処理について、図6、図8に沿って説明する。本実施形態に係るパラレルリンクロボット100の制御方法では、大まかに、まず、第1回転アーム107aが位置する回転領域を特定する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程をパラレルリンクロボット100で実行する。次いで、第1回転アーム107aが位置する回転領域の境界位置まで、第1モータ107を駆動してエッジ107g,107hを移動する駆動処理を実行する駆動処理工程をパラレルリンクロボット100で実行する。次いで、回転領域特定処理及び駆動処理を第2、第3モータ108,111のすべてに実行し、出力部材103の絶対位置を特定する絶対位置特定処理を実行する絶対位置特定処理工程をパラレルリンクロボット100で実行する。
[Specify absolute position of output member]
Next, each process of the
本実施形態において、パラレルリンクロボット100は、異常停止等により出力部材103が所定の位置で停止している場合、第1〜第3モータ107,108,111の各検出センサのオン、オフ信号を参照する。そして、パラレルリンクロボット100は、参照した各検出センサのオン、オフ信号から、停止位置がどの分割空間に含まれるかを判定することはできる。しかしながら、第1〜第3モータ107,108,111の各検出センサのオン、オフ信号からは、出力部材103の絶対位置を特定することができない。上述した通り、第1〜第3モータ107,108,111の絶対位置は、それぞれ各プレート107d,108d,111dの各エッジ部が各検出センサのうちいずれか1つのオン、オフ信号を切り替える位置において特定される。つまり、第1〜第3モータ107,108,111の絶対位置は、第1〜第3アーム107a,108a,111aが回転領域の境界位置に位置する場合に特定される。そこで、第1〜第3モータ107,108,111を駆動し、第1〜第3回転アーム107a,108a,111aを境界位置まで駆動することで、第1〜第3モータ107,108,111の絶対位置を特定する。そして、第1〜第3モータ107,108,111のすべての絶対位置を特定することで、出力部材103の絶対位置を特定する。
In the present embodiment, when the
図6(a)、(b)は、出力部材位置103aが分割空間「DAC」内に位置する場合に、出力部材103の絶対位置を特定するまでを説明する図である。また、図8は、CPU401が出力部材103の絶対位置を特定する場合に実行する各処理について説明するフローチャートである。CPU401は、出力部材103の絶対位置を特定する絶対位置特定モードを実行する場合において、図8に示す各処理を実行する。
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining until the absolute position of the
図8に示すように、絶対位置特定モードにおいて、CPU401は、まず、ループ1として、ロボットの出力部材を移動させる各アクチュエータの個数に対応する変数iを設定する(ステップS1)。本実施形態に係るパラレルリンクロボット100において、アクチュエータが第1〜第3モータ107,108,111から構成されていることから、CPU401は、変数iの上限値nを「3」に設定する。また、最初にこの処理を実行する場合において、CPU401は、変数iの初期値として「1」をセットする。
As shown in FIG. 8, in the absolute position specifying mode, the
次に、CPU401は、アクチュエータiに対して回転領域特定処理を実行する(ステップS2)。この処理において、CPU401は、まず、ステップS1でセットした変数iを用いて、アクチュエータiに対応するパラレルリンクロボットのアクチュエータを選択する。そして、CPU401は、選択したアクチュエータに設けられている検出センサの各オン、オフ信号から、該アクチュエータに接続する回転アームが位置する回転領域を特定する。ここで、本実施形態においては、変数iは「1」〜「3」の値をとることから、アクチュエータ1、アクチュエータ2、アクチュエータ3の3つがCPU401によって設定されている。ステップS2の処理において、CPU401は、いずれの分割空間に出力部材位置103aが位置するかを把握していない。このため、CPU401は、アクチュエータ1に第1モータ107、アクチュエータ2に第2モータ108、アクチュエータ3に第3モータ111を設定している。つまり、変数iが「1」である場合、CPU401は、アクチュエータ1に対応する第1モータ107に対して回転領域特定処理を実行する。なお、ステップS2の処理を実行する場合において、各アクチュエータiに対応するアクチュエータの設定は、これに限定されない。
Next, the
次に、CPU401は、変数iに「1」を加算し(ステップS3)、変数iがnよりも大きい値であるか否かを判断する(ステップS4)。ステップS4の処理において、変数iがn以下であると判断した場合には、CPU401は、ループ1のステップS1に処理を戻す。そして、CPU401は、ステップS2、ステップS3の処理を再度実行する。ステップS3の処理において、変数iがn+1になるまでステップS2、ステップS3の処理を実行することにより、CPU401は、全アクチュエータに対して回転領域特定処理を実行することができる。これにより、CPU401は、出力部材位置103aが位置する分割料理気を特定することができる。
Next, the
ステップS4の処理において、変数iがnよりも大きいと判断した場合には、CPU401は、ループ2として変数iを再度設定する(ステップS5)。この処理において、CPU401は、ステップS6以降の処理を各アクチュエータに実行するために、変数iを再設定する。また、最初にこの処理を実行する場合において、CPU401は、変数iの初期値として「1」をセットする。
If it is determined in step S4 that the variable i is larger than n, the
次に、CPU401は、アクチュエータiを所定の方向に駆動する(ステップS6)。次に、CPU401は、アクチュエータiに接続する回転アームが位置する回転領域と、該回転領域に隣接する回転領域との境界位置までアクチュエータiを駆動してエッジ部を移動する(ステップS7)。これらの処理において、CPU401は、アクチュエータiの有する検出センサのいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる境界位置のうち、回転アームが位置する回転領域と隣接する回転領域との境界位置までアクチュエータiを所定の方向に駆動する。これらの処理は、本実施形態における駆動処理を構成する。ここで、CPU401は、各分割空間ごとにアクチュエータ1〜3に対応する第1〜第3モータ107,108,111を設定している。分割空間「DAC」において、CPU401は、アクチュエータ1に第3モータ111、アクチュエータ2に第1モータ107、アクチュエータ3に第2モータ108をそれぞれ設定している。つまり、CPU401は、変数iが「1」である場合に、アクチュエータ1に対応する第3モータ111に対して駆動処理を実行する。また、CPU401は、分割空間ごとにアクチュエータiを駆動する方向を設定している。分割空間「DAC」におけるアクチュエータ1の駆動方向は、第3回転領域Cから第4回転領域Dに移動する方向に設定されている。これにより、図6(b)に示す分割空間「DAC」内において、1番の位置にある出力部材位置103aは、2番の位置まで移動する。
Next, the
次に、CPU401は、アクチュエータiの絶対位置を特定する(ステップS8)。この処理において、CPU401は、回転アームが境界位置まで移動したことから、アクチュエータiの絶対位置を特定する。
Next, the
次に、CPU401は、変数iに「1」を加算し(ステップS9)、変数iがnよりも大きい値であるか否かを判断する(ステップS10)。ステップS10の処理において、変数iがn以下であると判断した場合には、CPU401は、ループ2のステップS5に処理を戻す。そして、CPU401は、ステップS6〜ステップS9の処理を再度実行する。図7(b)に示すように、2番の位置にある出力部材位置103aは、CPU401によるステップS6〜ステップS9の処理によって、3番の位置に移動する。そして、3番の位置にある出力部材位置103aは、CPU401によるステップS6〜ステップS9の処理によって、分割空間「DAC」の稜線上に沿って3面の交点である4番の位置へ移動する。
Next, the
一方、ステップS10の処理において、変数iがnよりも大きいと判断した場合には、CPU401は、すべてのアクチュエータの絶対位置を特定したと判断する。そして、CPU401は、特定した各アクチュエータの絶対位置から出力部材103の絶対位置を特定する絶対位置特定処理を実行し(ステップS11)、絶対位置特定モードを終了する。ステップS5〜ステップS10の処理により、第1〜第3回転アーム107a,108a,111aは、すべて境界位置に位置している。つまり、出力部材位置103aは、図6(b)の4番の位置のように、各分割空間の交点に位置している。したがって、絶対位置特定処理において、CPU401は、該交点の位置を出力部材103の絶対位置として特定する。
On the other hand, if it is determined in step S10 that the variable i is greater than n, the
[出力部材の原点復帰]
出力部材103の絶対位置を特定することで、パラレルリンクロボット100は、出力部材103の絶対位置特定処理の実行後に実行する原点位置への復帰動作において、通常運転時と同様に任意の経路をとることができる。ここで、出力部材103の原点位置は、可動領域内の鉛直板102側に設定することが好ましい。ロボットの異常停止時においては、一連の動作の途中で中断していることが多い。このような場合、ワークに部品を取り付ける前後であったか、ロボットが把持していた部品がワーク上に落下していないか、等を作業者が直接確認し、ワークや部品の回収等の作業を実行する必要がある。出力部材103の原点位置を鉛直板102側に設定した場合、パラレルリンクロボット100が原点位置で待機状態となり、作業者が鉛直板102を正面にして立った場合における作業領域に設置された治具やワークに対する視認性及び作業性が向上する。
[Return to origin of output member]
By specifying the absolute position of the
なお、出力部材103の原点位置は、出力部材103の可動領域内に設置された治具の最大高さよりも高い位置に設定してもよい。この場合、パラレルリンクロボット100は、出力部材103の絶対位置を特定した後、出力部材103を鉛直上方に移動し、治具最大高さまで達した後に原点位置まで最短経路で移動させることができる。具体的には、図6(a)に示す点Oの位置に原点位置を設定してもよい。この場合、パラレルリンクロボット100は、原点復帰時において、第1、第2回転アーム107a,108aを外側に開いて、安定した姿勢で原点復帰できる。このように構成することで、パラレルリンクロボット100は、原点位置へ復帰させる場合に、出力部材103と治具とが干渉することがなくなるため、原点位置への復帰制御を容易にすることができる。
The origin position of the
[干渉物がある場合における出力部材の絶対位置特定処理]
次に、出力部材103の可動領域内に干渉物がある場合に、CPU401が出力部材103の絶対位置を特定する際に実行する各処理について説明する。パラレルリンクロボットにおいては、出力部材の可動領域内に作業用治具等の干渉物が設置されることが通常である。そのため、パラレルリンクロボットは、停止状態から再始動し絶対位置を特定する場合において、出力部材の移動経路を正しく選択しないと、出力部材及びエンドエフェクタと干渉物とが接触する恐れがある。そこで、本実施形態に係るパラレルリンクロボット100は、出力部材103の可動領域内に干渉物が存在する状況において、出力部材103及びエンドエフェクタ104が干渉物に接触することなく絶対位置を特定できるように構成されている。なお、出力部材103の可動領域内に存在する干渉物の位置及び形状は、予めわかっているものである。また、エンドエフェクタ104の形状を予め設定することにより、干渉物の位置及び形状に関する情報は、エンドエフェクタ104の位置からエンドエフェクタ104の表面までの距離分だけ、水平方向及び垂直方向にオフセットされる。
[Absolute position specification processing of output member when there is an interference]
Next, each process executed when the
図9は、CPU401が出力部材103を原点位置に復帰する原点復帰処理を実行する場合における各処理を示すフローチャートである。図9に示すように、CPU401は、まず、出力部材位置103aが分割空間のいずれの位置にあるかを判断する(ステップS20)。この処理において、CPU401は、回転領域特定処理を第1〜第3モータ107,108,111に実行(図8のステップS1〜ステップS4参照)し、出力部材位置103aがどの分割空間に含まれるかを判断する。
FIG. 9 is a flowchart showing each process when the
次に、CPU401は、ステップS20で判断した分割空間内に干渉物があるか否かを判断する(ステップS21)。この処理において、CPU401は、予め設定されている干渉物の形状及び位置の情報を参照し、ステップS20で特定した分割空間内に干渉物があるか否かを判断する。
Next, the
ステップS21の処理において、分割空間内に干渉物があると判断した場合には(YES)、CPU401は、出力部材103を隣接する分割空間に移動する退避処理を実行し(ステップS22)、ステップS21の処理に戻る。この処理において、CPU401は、第1〜第3モータ107,108,111を駆動し、分割空間内に存在する干渉物との接触を避ける方向に出力部材103を移動し、隣接している分割空間まで出力部材103を移動する退避処理を実行する。ここで、退避処理において実行する第1〜第3モータ107,108,111の駆動順序及び駆動方向は、分割空間内の干渉物の位置及び形状情報に基づき、CPU401によって各分割空間ごとに予め設定されている。退避処理の詳細については、後述する。
If it is determined in the process of step S21 that there is an interfering object in the divided space (YES), the
ステップS21の処理において、分割空間内に干渉物がないと判断した場合には(NO)、CPU401は、図8に示す絶対位置特定モードを実行し、出力部材103の絶対位置を特定する(ステップS23)。この処理において、CPU401は、出力部材位置103aの位置する分割空間が既に判定されていることから、図8に示す絶対位置特定モードの各処理のうち、ステップS5〜ステップS11の処理を実行する。
If it is determined in step S21 that there is no interfering object in the divided space (NO), the
次に、CPU401は、出力部材103を原点位置に移動する原点復帰処理を実行し(ステップS24)、原点復帰処理を終了する。この処理において、CPU401は、通常運転時と同様に、逆運動学の計算によって出力部材103を原点復帰する。すなわち、CPU401は、出力部材103の位置から原点位置に移動するのに必要な第1〜第3モータ107,108,111の駆動量を算出する。そして、該算出した駆動量で第1〜第3モータ107,108,111を駆動することで、原点復帰する原点復帰処理を実行する。
Next, the
ここで、ステップS22で実行される退避処理について、図10に沿って具体的に説明する。図10においては、説明を簡略化するために、分割空間及び干渉物を二次元で示している。また、図10は、出力部材位置103aを1点で示しているが、ステップS22の処理実行時において、CPU401は、出力部材位置103aの絶対位置を特定しておらず、分割空間内で干渉物が存在しない個所であればいずれの位置も取り得る。
Here, the saving process executed in step S22 will be specifically described with reference to FIG. In FIG. 10, in order to simplify the description, the divided space and the interference are shown in two dimensions. FIG. 10 shows the
図10(a)、(b)は、分割空間内に存在する干渉物W1,W2の稜線が1本である場合を示している。上述の通り、パラレルリンクロボット100は、第1〜第3モータ107,108,111を単独で駆動すると、各分割空間の稜線に沿って出力部材103が移動するように構成されている。退避処理において、CPU401は、干渉物Wから離れる方向(図10(a)、(b)中2本の矢印で示す方向のうちいずれかの方向)に出力部材103を移動させる第1〜第3モータ107,108,111を駆動するように駆動順序及び駆動方向を決定する。ここで、アクチュエータの駆動順序及び駆動方向は、干渉物が存在する分割空間の位置と、移動先の隣接する分割空間の位置と、から決定される。例えば、出力部材103が分割空間「DDB」に位置し、分割空間「DDA」側に干渉物があり、隣接する分割空間「DDC」に移動する場合、CPU401は、アクチュエータの駆動順序として第3モータ111を最初に駆動するアクチュエータに決定する。そして、CPU401は、第3モータ111の駆動方向として、出力部材103が分割空間「DDC」に移動する方向に駆動方向を決定する。
FIGS. 10A and 10B show a case where there is only one ridge line of the interferers W1 and W2 existing in the divided space. As described above, the
図10(c)は、分割空間内に干渉物W3の稜線が複数である場合を示している。このような場合、CPU401は、干渉物W1が存在する場合に実行する退避処理と、干渉物W2が存在する場合に実行する退避処理と、を実行する。つまり、CPU401は、干渉物W3の位置及び形状情報を、干渉物W1の位置及び形状情報と、干渉物W2の位置及び形状情報と、の和であるものとして扱う。CPU401は、干渉物W3から離れる方向として、図10(c)中の矢印で示す方向に出力部材103を移動させる第1〜第3モータ107,108,111を駆動するように、アクチュエータの駆動順序及び駆動方向を決定する。ここで、図10(c)中の矢印で示す方向は、図10(a)、(b)に示された矢印で示す方向のうち共通する方向となる。また、図10(c)に示すように、隣接した分割空間においても干渉物W3の稜線が存在する場合、CPU401は、再度干渉物W3から離れる方向に退避処理を実行する。
FIG. 10C shows a case where there are a plurality of ridge lines of the interference W3 in the divided space. In such a case, the
図10(d)は、CPU401が分割空間内の干渉物W4の位置及び形状情報を、干渉物W1の位置及び形状情報と、干渉物W2の位置及び形状情報と、で共通する部分から構成する場合を示している。つまり、干渉物W4の位置及び形状情報を、干渉物W1,W2の位置及び形状情報の積であるものとして扱う場合を示している。この場合も、CPU401は、干渉物W4から離れる方向として、図10(d)中の矢印で示す方向に出力部材103を移動させる第1〜第3モータ107,108,111を駆動するようにアクチュエータの駆動順序及び駆動方向を決定する。ここで、図10(d)中の矢印で示す方向は、図10(a)、(b)に示された矢印で示す方向のうち共通する方向となる。
In FIG. 10 (d), the
このように構成することで、パラレルリンクロボット100は、干渉物を含む分割空間に対しても、容易に第1〜第3モータ107,108,111の駆動順序及び駆動方向を決定することができる。そして、決定した駆動順序及び駆動方向にしたがって第1〜第3モータ107,108,111を駆動することで、パラレルリンクロボット100は、干渉物に出力部材103を接触させることなく出力部材103の絶対位置を特定することができる。
With this configuration, the
以上のように、本実施形態におけるパラレルリンクロボット100は、第1〜第3モータ107,108,111を駆動し、第1〜第3回転アーム107a,108a,111aを境界位置に移動することで、出力部材103の絶対位置が特定される。つまり、パラレルリンクロボット100は、出力部材103の絶対位置を、高価なアブソリュートエンコーダを用いることなくオン、オフ信号を送信する安価な検出センサを複数用いて特定することができる。また、パラレルリンクロボット100は、出力部材103の絶対位置を特定する場合に、分割空間内で移動させるだけで絶対位置を特定することができ、出力部材103を大きく動かすことなく出力部材103の絶対位置を容易に特定することができる。
As described above, the
なお、本実施形態において、CPU401は、絶対位置特定モードにおいて、第1〜第3モータ107,108,111を1つずつ駆動して出力部材103の絶対位置を特定したが、これに限定されない。CPU401は、第1〜第3モータ107,108,111を複数同時に駆動して出力部材103の絶対位置を特定してもよい。また、第1〜第3モータ107,108,111の駆動方向及び駆動順序は、特に限定されるものではない。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、CPU401は、絶対位置特定モードにおいて、分割空間ごとにアクチュエータの駆動順序及び駆動方向を予め設定しているが、これに限定されない。例えば、CPU401は、いずれの分割空間にあっても、予め設定されたアクチュエータの駆動順序及び駆動方向に基づき駆動処理を実行するように構成されていてもよい。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、CPU401は、干渉物の位置及び形状情報から出力部材103の絶対位置を特定する場合における第1〜第3モータ107,108,111の駆動順序及び駆動方向を、駆動前に決定しているが、これに限定されない。例えば、CPU401は、干渉物の位置及び形状情報を用いて、原点復帰時における第1〜第3モータ107,108,111の駆動順序及び駆動方向を分割空間ごとに駆動前に決定してもよい。このように構成することで、パラレルリンクロボット100は、出力部材103の原点復帰時において、出力部材103と干渉物とが接触することを確実に防止することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、出力部材103の絶対位置特定方法は、パラレルリンクロボット100に用いられているが、上述したリンク構成のパラレルリンクロボットに限らず、従来例のデルタ型のパラレルリンクロボットにも適用してもよい。更に、シリアル型のロボットに適用してもよい。
In this embodiment, the method for specifying the absolute position of the
また、本実施形態において、出力部材103の絶対位置特定方法は、リンク機構を有するパラレルリンクロボット100に用いられているが、これに限らず、複数のアクチュエータを駆動することで出力部材の位置を制御するロボットの制御部に用いてもよい。この構成において、ロボットは、出力部材の位置を移動する複数のアクチュエータと、複数のアクチュエータのそれぞれに設けられた複数のアクチュエータ位置検出センサを備える。アクチュエータ位置検出センサは、アクチュエータの駆動領域を複数に分割する各回転領域のうちいずれの回転領域においてアクチュエータが駆動しているかを検出する。また、ロボットは、複数のアクチュエータの各回転領域の組み合わせにより、出力部材の可動領域を複数の分割空間に分割し、出力部材の位置を制御する制御部を備える。このようなロボットの制御方法では、まず、ロボットの起動時又は起動後において、複数のアクチュエータのそれぞれが駆動している回転領域をアクチュエータ位置検知センサで検出する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程をロボットで実行する。次いで、各アクチュエータが駆動している回転領域の組み合わせから出力部材の位置を含む分割空間を判断し複数のアクチュエータを駆動する駆動処理を実行する駆動処理工程をロボットで実行する。次いで、各アクチュエータが回転領域の境界位置に達したことをアクチュエータ位置検出センサが検出した場合に、各アクチュエータ及び出力部材の原点からの位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程をロボットで実行する。このように構成することで、ロボットは、出力部材の絶対位置を、高価なアブソリュートエンコーダを用いることなく安価な検出センサを複数用いて特定することができる。また、ロボットは、出力部材の絶対位置を特定する場合に、分割空間内で移動させるだけで絶対位置を特定することができ、出力部材を大きく動かすことなく出力部材の絶対位置を容易に特定することができる。
In this embodiment, the absolute position specifying method of the
100…パラレルリンクロボット:100A…ベース部(固定部材):103…出力部材(マニピュレータ):104…エンドエフェクタ:105…出力軸:107…第1モータ(アクチュエータ):107a…第1回転アーム(駆動リンク部材):107d,108d,111d…プレート(回転部材):107g,107h,108g,108h,111g,111h…エッジ(被検出部):107i,107j,107k,108i,108j,108k,111i,111j,111k…検出センサ(検出部):108…第2モータ(アクチュエータ):108a…第2回転アーム(駆動リンク部材):109…第1アーム(リンク機構):109a…第1リンク(従動リンク部材):110…第2アーム(リンク機構):110a…第2リンク(従動リンク部材):111…第3モータ(アクチュエータ):111a…第3回転アーム(駆動リンク部材):112…第3アーム(リンク機構):112a…第3リンク(従動リンク部材):401…CPU(制御部)
DESCRIPTION OF
Claims (6)
固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、
前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、
被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、
前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、
前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記位置特定モードにおいて、
前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理と、
前記複数の検出部のいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理と、
前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理と、を実行する、
ことを特徴とするパラレルリンクロボット。 An output member having an output shaft;
A plurality of actuators supported by a fixed member to move the output member;
A drive link member provided between each of the output shaft and the plurality of actuators and driven in conjunction with the actuator; and a driven link member connected to the output shaft and driven by the drive link member; A link mechanism for positioning the output member according to the connection relationship of the driven link member when the drive link member is driven;
A rotating member having a detected portion and whose rotational position moves in conjunction with the drive link member;
A plurality of detection units in which the on and off signals are switched according to the rotational position of the detected unit;
A control unit having a position specifying mode for specifying the position of the output member,
The control unit, in the position specifying mode,
A rotation region specifying process for specifying in which rotation region the drive link member is located among a plurality of rotation regions in which the on / off signals of the plurality of detection units are different from each other;
Among the boundary positions of each rotation region where the on / off signal of any one of the plurality of detection units is switched, to the boundary position between the rotation region where the drive link member is located and the rotation region adjacent to the rotation region, Drive processing for moving the detected portion by driving an actuator;
Performing the rotation area specifying process and the driving process for all of the plurality of actuators, and performing a position specifying process for specifying the position of the output member;
A parallel link robot characterized by that.
前記制御部は、前記回転領域特定処理において前記複数の検出部の各オン、オフ信号から特定した前記駆動リンク部材が位置する回転領域に対応する分割空間に設定された前記複数のアクチュエータの駆動順序で、前記アクチュエータのそれぞれに設定された駆動方向に前記アクチュエータを駆動し、前記駆動処理を実行する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパラレルリンクロボット。 The control unit includes a drive direction of the actuator in the drive process and a plurality of actuators in each of a plurality of divided spaces obtained by dividing the movable region of the output member for each rotation region where the plurality of drive link members are located. A driving order for executing the driving process is set for
The control unit is configured to drive the plurality of actuators set in a divided space corresponding to the rotation region where the drive link member specified from the on / off signals of the plurality of detection units in the rotation region specifying process is located. Then, the actuator is driven in the driving direction set for each of the actuators, and the driving process is executed.
The parallel link robot according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のパラレルリンクロボット。 The control unit moves the output member from the divided space where the interferer exists to the divided space where the interferer does not exist when there is an interferer that interferes with the output member in the divided space where the output member is located. Executing the location mode after
The parallel link robot according to claim 2.
固定部材に支持され前記出力部材を移動させる複数のアクチュエータと、
前記出力軸と前記複数のアクチュエータとの間にそれぞれに設けられ、前記アクチュエータと連動して駆動する駆動リンク部材と、前記出力軸に接続され前記駆動リンク部材に駆動される従動リンク部材と、を有し、前記駆動リンク部材が駆動した場合に前記従動リンク部材のそれぞれの連結関係により前記出力部材を位置決めするリンク機構と、
被検出部を有し前記駆動リンク部材と連動して回転位置が移動する回転部材と、
前記被検出部の回転位置によってオン、オフ信号が切り替わる複数の検出部と、
前記出力部材の位置を特定する位置特定モードを有する制御部と、を備えたパラレルリンクロボットの制御方法において、
前記制御部が、前記複数の検出部の各オン、オフ信号がそれぞれ異なる複数の回転領域のうち、いずれの回転領域に前記駆動リンク部材が位置するかを特定する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、
前記制御部が、前記複数の検出部のいずれか1つのオン、オフ信号が切り替わる各回転領域の境界位置のうち、前記駆動リンク部材が位置する回転領域と該回転領域に隣接する回転領域との境界位置まで、前記アクチュエータを駆動して前記被検出部を移動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、
前記制御部が、前記回転領域特定処理及び前記駆動処理を前記複数のアクチュエータのすべてに実行し、前記出力部材の位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、
ことを特徴とするパラレルリンクロボットの制御方法。 An output member having an output shaft;
A plurality of actuators supported by a fixed member to move the output member;
A drive link member provided between each of the output shaft and the plurality of actuators and driven in conjunction with the actuator; and a driven link member connected to the output shaft and driven by the drive link member; A link mechanism for positioning the output member according to the connection relationship of the driven link member when the drive link member is driven;
A rotating member having a detected portion and whose rotational position moves in conjunction with the drive link member;
A plurality of detection units in which the on and off signals are switched according to the rotational position of the detected unit;
In a control method for a parallel link robot comprising a control unit having a position specifying mode for specifying the position of the output member,
Rotation in which the control unit executes a rotation region specifying process for specifying in which rotation region the drive link member is located among a plurality of rotation regions having different on / off signals from the plurality of detection units. Region identification processing step;
Of the boundary positions of each rotation region where the on / off signal of any one of the plurality of detection units is switched, the control unit includes a rotation region where the drive link member is located and a rotation region adjacent to the rotation region. A drive processing step of performing a drive process of moving the detected portion by driving the actuator to a boundary position;
The control unit includes a position specifying process step of executing the position specifying process for specifying the position of the output member by executing the rotation area specifying process and the driving process for all of the plurality of actuators.
A control method for a parallel link robot.
前記複数のアクチュエータのそれぞれに設けられ、駆動領域を複数に分割する各回転領域のうちいずれの回転領域において駆動しているかを検出する複数のアクチュエータ位置検出センサと、
前記複数のアクチュエータの各回転領域の組み合わせにより、前記出力部材の可動領域を複数の分割空間に分割し前記出力部材の位置を制御する制御部と、を備えたロボットの制御方法において、
前記制御部が、前記ロボットの起動時又は起動後において、前記複数のアクチュエータのそれぞれが駆動している回転領域を前記アクチュエータ位置検出センサで検出する回転領域特定処理を実行する回転領域特定処理工程と、
前記制御部が、前記回転領域の組み合わせから前記出力部材の位置を含む分割空間を判断し前記複数のアクチュエータを駆動する駆動処理を実行する駆動処理工程と、
前記制御部が、前記複数のアクチュエータのそれぞれが回転領域の境界位置に達したことを前記アクチュエータ位置検出センサが検出した場合に、前記複数のアクチュエータ及び前記出力部材の原点からの位置を特定する位置特定処理を実行する位置特定処理工程と、を備える、
ことを特徴とするロボットの制御方法。 A plurality of actuators for moving the position of the output member;
A plurality of actuator position detection sensors which are provided in each of the plurality of actuators and detect which rotation region is used to drive the rotation region among the plurality of rotation regions;
In a control method for a robot, comprising: a control unit that divides a movable region of the output member into a plurality of divided spaces and controls the position of the output member by combining each rotation region of the plurality of actuators;
A rotation region specifying processing step for executing a rotation region specifying process in which the control unit detects a rotation region driven by each of the plurality of actuators with the actuator position detection sensor at the time of starting or after starting the robot; ,
A drive processing step in which the control unit determines a divided space including a position of the output member from a combination of the rotation regions, and executes a drive process for driving the plurality of actuators;
A position where the control unit specifies positions from the origin of the plurality of actuators and the output member when the actuator position detection sensor detects that each of the plurality of actuators has reached the boundary position of the rotation region. A position specifying process step for executing the specifying process,
A robot control method characterized by the above.
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- 2014-06-18 JP JP2014124975A patent/JP2016002626A/en active Pending
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