JP2016168650A5 - - Google Patents

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関節を有するロボットアームと、
前記ロボットアームに取り付けられたエンドエフェクタと、
所定作業を行う作業開始位置に前記エンドエフェクタが移動するよう前記ロボットアームの動作を制御する移動制御モードと、前記所定作業の最中に、前記エンドエフェクタに作用する力のうち、所定方向の力成分が小さくなるように前記ロボットアームの動作を制御するコンプライアンス制御モードと、を有する制御装置と、を備え、
前記ロボットアームの関節は、モータ、及び前記モータの回転を減速する減速機を有する関節駆動装置と、前記モータの回転角度を検出する第1角度検出部と、前記関節の角度を検出する第2角度検出部と、を有し、
前記制御装置は、前記第1角度検出部の角度検出結果及び前記第2角度検出部の角度検出結果を用いて、前記関節に作用するトルクを算出し、前記関節のトルクの算出結果を用いて、前記エンドエフェクタに作用する力を算出することを特徴とするロボット装置。
A robot arm having a joint;
An end effector attached to the robot arm;
A movement control mode for controlling the operation of the robot arm so that the end effector moves to a work start position for performing a predetermined work, and a force in a predetermined direction among the forces acting on the end effector during the predetermined work. A control device having a compliance control mode for controlling the operation of the robot arm so as to reduce the component, and
The joint of the robot arm includes a motor and a joint driving device having a speed reducer that decelerates the rotation of the motor, a first angle detection unit that detects a rotation angle of the motor, and a second that detects the angle of the joint. An angle detection unit,
The control device calculates torque acting on the joint using the angle detection result of the first angle detection unit and the angle detection result of the second angle detection unit, and uses the calculation result of the torque of the joint. A robot apparatus that calculates a force acting on the end effector.
前記制御装置は、前記コンプライアンス制御モードにおいて、前記所定作業を開始する前に算出した力のうち前記所定方向の力成分と、前記所定作業の最中に算出した力のうち前記所定方向の力成分との差が小さくなるように前記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。   In the compliance control mode, the control device includes a force component in the predetermined direction out of the force calculated before starting the predetermined work and a force component in the predetermined direction out of the forces calculated during the predetermined work. The robot apparatus according to claim 1, wherein the operation of the robot arm is controlled so as to reduce a difference from the robot arm. 前記制御装置は、前記第1角度検出部の角度検出結果を予め設定された前記減速機の減速比で前記関節の角度に換算した結果と、前記第2角度検出部の角度検出結果との差分、及び予め設定された前記減速機のねじり剛性から、前記関節に作用するトルクを算出することを特徴とする請求項1又は2に記載のロボット装置。   The control device includes a difference between a result of converting the angle detection result of the first angle detection unit into an angle of the joint with a reduction gear ratio of the reduction gear set in advance and an angle detection result of the second angle detection unit. 3. The robot apparatus according to claim 1, wherein a torque acting on the joint is calculated from a torsional rigidity of the speed reducer set in advance. 4. 前記制御装置は、前記関節のトルクの算出結果及び予め設定された前記ロボットアームのリンクパラメータから、前記エンドエフェクタに作用する力を算出することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボット装置。   The said control apparatus calculates the force which acts on the said end effector from the calculation result of the torque of the said joint, and the preset link parameter of the said robot arm, The any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The robot apparatus as described in. 前記エンドエフェクタは、複数のフィンガーを有するロボットハンドであり、
前記所定作業は、前記ロボットハンドに把持させたワークを別のワークに嵌合させる嵌合作業、又は前記ロボットハンドに把持させたワークを別のワークから抜き取る抜き取り作業であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のロボット装置。
The end effector is a robot hand having a plurality of fingers,
The predetermined work is a fitting work for fitting a work gripped by the robot hand to another work, or an extraction work for extracting the work gripped by the robot hand from another work. Item 5. The robot apparatus according to any one of Items 1 to 4.
前記ロボットアームは、前記関節駆動装置、前記第1角度検出部及び前記第2角度検出部を有する前記関節を複数有し、
前記制御装置は、前記複数の関節にそれぞれ作用するトルクを算出し、これらトルクの算出結果を用いて、前記エンドエフェクタに作用する力を算出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のロボット装置。
The robot arm includes a plurality of the joints including the joint driving device, the first angle detection unit, and the second angle detection unit,
The said control apparatus calculates the torque which each acts on these joints, and calculates the force which acts on the said end effector using the calculation result of these torques, The any one of Claim 1 thru | or 5 characterized by the above-mentioned. The robot apparatus according to item 1.
前記制御装置は、
前記モータの回転位置が入力を受けた位置指令に近づくように前記モータに電流を供給して前記ロボットアームの関節角度を制御する複数の関節制御部と、
前記各関節制御部に位置指令を出力するメイン制御部と、を有することを特徴とする請求項6に記載のロボット装置。
The controller is
A plurality of joint control units for supplying a current to the motor to control a joint angle of the robot arm so that a rotational position of the motor approaches an input position command;
The robot apparatus according to claim 6, further comprising: a main control unit that outputs a position command to each joint control unit.
前記各関節制御部は、前記各関節に作用するトルクを算出して、トルクの算出結果を前記メイン制御部に出力し、
前記メイン制御部は、予め設定された教示点に基づいて位置指令を生成し、
前記移動制御モードでは、前記各関節制御部に前記教示点に基づく位置指令を出力し、
前記コンプライアンス制御モードでは、前記各関節制御部から入力を受けたトルクの算出結果を用いて前記エンドエフェクタに作用する力を算出し、算出した力のうち前記所定方向の力成分が小さくなるように前記教示点に基づく位置指令を補正して、前記各関節制御部に補正した位置指令を出力することを特徴とする請求項7に記載のロボット装置。
Each joint control unit calculates a torque acting on each joint, and outputs a torque calculation result to the main control unit,
The main control unit generates a position command based on a preset teaching point,
In the movement control mode, a position command based on the teaching point is output to each joint control unit,
In the compliance control mode, a force acting on the end effector is calculated using a calculation result of torque received from each joint control unit, and a force component in the predetermined direction is reduced among the calculated forces. The robot apparatus according to claim 7, wherein the position command based on the teaching point is corrected, and the corrected position command is output to each joint control unit.
ロボットアームの関節が、モータ、及び前記モータの回転を減速する減速機を有する関節駆動装置と、前記モータの回転角度を検出する第1角度検出部と、前記関節の角度を検出する第2角度検出部と、を有しており、制御装置が前記ロボットアームの動作を制御するロボット制御方法であって、
前記制御装置が、前記ロボットアームに取り付けられたエンドエフェクタが所定作業を行う作業開始位置に移動するよう前記ロボットアームを制御する移動制御工程と、
前記制御装置が、前記第1角度検出部の角度検出結果及び前記第2角度検出部の角度検出結果を用いて、前記関節に作用するトルクを算出するトルク算出工程と、
前記制御装置が、前記関節のトルクの算出結果を用いて、前記エンドエフェクタに作用する力を算出する力算出工程と、
前記制御装置が、前記所定作業の最中に、前記エンドエフェクタに作用する力のうち、所定方向の力成分が小さくなるように前記ロボットアームの動作を制御するコンプライアンス制御工程と、を備えたことを特徴とするロボット制御方法。
The joint of the robot arm has a motor and a joint driving device having a speed reducer that decelerates the rotation of the motor, a first angle detection unit that detects the rotation angle of the motor, and a second angle that detects the angle of the joint A robot control method in which the control device controls the operation of the robot arm,
A movement control step in which the control device controls the robot arm so that an end effector attached to the robot arm moves to a work start position for performing a predetermined work;
A torque calculating step in which the control device calculates a torque acting on the joint using an angle detection result of the first angle detection unit and an angle detection result of the second angle detection unit;
A force calculating step in which the control device calculates a force acting on the end effector using a calculation result of the torque of the joint;
A compliance control step for controlling the operation of the robot arm so that a force component in a predetermined direction out of the force acting on the end effector is reduced during the predetermined work. A robot control method characterized by the above.
前記コンプライアンス制御工程では、前記制御装置が、前記所定作業を開始する前に算出した力のうち前記所定方向の力成分と、前記所定作業の最中に算出した力のうち前記所定方向の力成分との差が小さくなるように前記ロボットアームの動作を制御することを特徴とする請求項9に記載のロボット制御方法。   In the compliance control step, the control device includes a force component in the predetermined direction out of the force calculated before starting the predetermined operation, and a force component in the predetermined direction out of the force calculated during the predetermined operation. The robot control method according to claim 9, wherein the operation of the robot arm is controlled so as to reduce a difference between the robot arm and the robot arm. 前記トルク算出工程では、前記制御装置が、前記第1角度検出部の角度検出結果を予め設定された前記減速機の減速比で前記関節の角度に換算した結果と、前記第2角度検出部の角度検出結果との差分、及び予め設定された前記減速機のねじり剛性から、前記関節に作用するトルクを算出することを特徴とする請求項9又は10に記載のロボット制御方法。   In the torque calculation step, the control device converts the angle detection result of the first angle detection unit into the angle of the joint by a preset reduction gear ratio, and the second angle detection unit. The robot control method according to claim 9 or 10, wherein a torque acting on the joint is calculated from a difference from an angle detection result and a torsional rigidity of the reduction gear set in advance. 前記力算出工程では、前記制御装置が、前記関節のトルクの算出結果及び予め設定された前記ロボットアームのリンクパラメータから、前記エンドエフェクタに作用する力を算出することを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載のロボット制御方法。   10. The force calculating step, wherein the control device calculates a force acting on the end effector from a calculation result of the joint torque and a preset link parameter of the robot arm. 12. The robot control method according to any one of 11 above. 前記ロボットアームは、前記関節駆動装置、前記第1角度検出部及び前記第2角度検出部を有する前記関節を複数有しており、
前記トルク算出工程では、前記制御装置が、前記複数の関節にそれぞれ作用するトルクを算出し、
前記力算出工程では、前記制御装置が、前記トルク算出工程にて算出した複数のトルクの算出結果を用いて、前記エンドエフェクタに作用する力を算出することを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1項に記載のロボット制御方法。
The robot arm includes a plurality of the joints including the joint driving device, the first angle detection unit, and the second angle detection unit,
In the torque calculation step, the control device calculates torques acting on the plurality of joints,
The said control apparatus calculates the force which acts on the said end effector using the calculation result of the several torque calculated in the said torque calculation process at the said force calculation process. The robot control method according to any one of claims.
コンピュータに、請求項9乃至13のいずれか1項に記載のロボット制御方法の各工程を実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform each process of the robot control method of any one of Claim 9 thru | or 13. 請求項14に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   The computer-readable recording medium which recorded the program of Claim 14. 請求項9乃至13のいずれか1項に記載のロボット制御方法により前記ロボットアームを制御し、第1ワークを第2ワークに組み付けて物品を製造する物品の製造方法。  14. A method for manufacturing an article, wherein the robot arm is controlled by the robot control method according to claim 9, and the article is manufactured by assembling the first workpiece to the second workpiece.
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