JP2020023013A - Robot control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボット制御方法に関するものである。 The present invention relates to a robot control method.
ロボットは、構造上、急加速や急減速すると振動が発生し、加工精度の低下や駆動部の損傷が発生する場合がある。そこで、通常は、加減速処理と呼ばれる加速度の調整処理が行われる。これにより、ロボットに与える移動量の指令値を緩やかに変化させて振動を抑えるようにしている。 Due to its structure, the robot generates vibrations when suddenly accelerating or suddenly decelerating, which may cause a reduction in machining accuracy or damage to the driving unit. Therefore, usually, acceleration adjustment processing called acceleration / deceleration processing is performed. Thus, the command value of the movement amount given to the robot is gradually changed to suppress the vibration.
通常、加減速処理は、ロボットを構成する各モータの移動量を平滑化する手法(補間後加減速)で実現しているが、この手法を用いた場合、移動区間の開始点と終了点の位置は保障されるものの、その途中軌跡には誤差が生じる。これは、平滑化されたことで実際のモータ角度が理想的な角度と異なるものに変化することによる。 Usually, the acceleration / deceleration processing is realized by a method of smoothing the movement amount of each motor constituting the robot (acceleration / deceleration after interpolation). However, when this method is used, the start point and the end point of the movement section are determined. Although the position is guaranteed, an error occurs in the middle trajectory. This is because the actual motor angle changes to an angle different from the ideal angle due to the smoothing.
そこで、各モータの移動量を平滑化するのではなく、動作軌跡の直交座標系における位置の変化量を平滑化する加減速手法(補間前加減速)を行うようにしたものがある(例えば、特許文献1参照)。この手法では、理想的な動作軌跡に沿って加減速が行われるため、移動区間の開始点や終了点だけでなく、途中軌跡も誤差なく動作することができる。 Therefore, there is an acceleration / deceleration method (acceleration / deceleration before interpolation) for smoothing the amount of change in the position of the motion trajectory in the rectangular coordinate system instead of smoothing the movement amount of each motor (for example, Patent Document 1). According to this method, acceleration and deceleration are performed along an ideal motion trajectory, so that not only the start point and the end point of the moving section but also the middle trajectory can be operated without error.
ところで、補間前加減速では、ロボットの姿勢や移動速度によっては、理想的な動作軌跡に追従させるためにモータが過大な動作を行う可能性があり、どのような場合にも使用できるわけではない。 By the way, in the pre-interpolation acceleration / deceleration, the motor may perform an excessive operation to follow an ideal motion trajectory depending on the posture and the moving speed of the robot, and the motor cannot be used in every case. .
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの用途や作業内容に応じた適切な加減速処理を行うことができるようにすることにある。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to enable appropriate acceleration / deceleration processing to be performed according to the use of a robot and the contents of work.
本発明は、複数の関節部を有する加工用ロボットの動作を制御するロボット制御方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。 The present invention is directed to a robot control method for controlling the operation of a machining robot having a plurality of joints, and has taken the following solution.
すなわち、第1の発明は、前記加工用ロボットの加減速処理を、補間前加減速又は補間後加減速の何れで行うかを選択するステップと、
前記加工用ロボットの位置データに基づいて、前記関節部を駆動させるモータの変位量を算出するステップとを備え、
前記モータの変位量を算出するステップでは、前記補間前加減速処理が選択された場合に、前記加工用ロボットの加減速前の位置データに対して補間前加減速処理を行い、加減速処理後の位置データに基づいて前記モータの変位量を算出する一方、前記補間後加減速処理が選択された場合に、該加工用ロボットの加減速前の位置データに基づいて、該モータの変位量を算出することを特徴とするものである。
That is, the first invention selects whether the acceleration / deceleration processing of the machining robot is performed by acceleration / deceleration before interpolation or acceleration / deceleration after interpolation.
Calculating a displacement of a motor that drives the joint based on the position data of the machining robot,
In the step of calculating the displacement amount of the motor, when the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is selected, the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the position data of the machining robot before the acceleration / deceleration, and after the acceleration / deceleration processing While calculating the displacement amount of the motor based on the position data, when the acceleration / deceleration processing after interpolation is selected, the displacement amount of the motor is calculated based on the position data of the machining robot before acceleration / deceleration. It is characterized in that it is calculated.
第1の発明では、加工用ロボットの加減速処理を、補間前加減速又は補間後加減速の何れで行うかを選択する。補間前加減速は、理想的な動作軌跡に沿って加減速が行われるため、移動区間の開始点や終了点だけでなく、途中軌跡も誤差なく動作することができる。そのため、高い加工精度が必要な場合に選択すればよい。 In the first invention, it is selected whether to perform acceleration / deceleration processing of the machining robot by acceleration / deceleration before interpolation or acceleration / deceleration after interpolation. In the pre-interpolation acceleration / deceleration, acceleration / deceleration is performed along an ideal motion trajectory, so that not only the start point and the end point of the moving section but also the middle trajectory can be operated without error. Therefore, it may be selected when high processing accuracy is required.
一方、補間後加減速は、移動区間の開始点と終了点の位置は保障されるが、その途中軌跡には誤差が生じるため、高い加工精度が必要では無く且つ高速移動させたい場合に選択すればよい。 On the other hand, in the post-interpolation acceleration / deceleration, the positions of the start point and the end point of the moving section are guaranteed, but errors occur in the trajectory in the middle. I just need.
そして、補間前加減速処理が選択されると、加工用ロボットの加減速前の位置データに対して補間前加減速処理を行い、加減速後の位置データに基づいてモータの変位量が算出される。一方、補間後加減速処理が選択されると、加減速前の位置データに基づいてモータの変位量が算出される。 When the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is selected, the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the position data of the machining robot before the acceleration / deceleration, and the displacement of the motor is calculated based on the position data after the acceleration / deceleration. You. On the other hand, if the post-interpolation acceleration / deceleration process is selected, the displacement of the motor is calculated based on the position data before the acceleration / deceleration.
これにより、ロボットの用途や作業内容に応じて、補間前加減速と補間後加減速とを選択的に切り替えることで、適切な動作軌跡を実現することができる。 Accordingly, an appropriate motion trajectory can be realized by selectively switching between the acceleration / deceleration before interpolation and the acceleration / deceleration after interpolation according to the use or the work content of the robot.
例えば、レーザ溶接等の精度が求められる施工では、補間前加減速処理を行うことで高精度動作に切り替え、より高品位な加工を行うことができる。また、次の溶接箇所までロボットを移動させる場合には、高精度動作は必要無いため、補間後加減速処理を行うようにすればよい。 For example, in construction requiring accuracy such as laser welding, acceleration / deceleration processing before interpolation can be performed to switch to high-precision operation, and higher-quality processing can be performed. In addition, when the robot is moved to the next welding point, since high-precision operation is not required, the acceleration / deceleration processing after interpolation may be performed.
第2の発明は、第1の発明において、
前記加工用ロボットで加工するワークが、ワーク可動部によって移動可能に保持されている場合に、該ワーク可動部の加減速前の位置データに対して補間前加減速処理又は補間後加減速処理を行うステップと、
前記ワーク可動部の加減速後の位置データに基づいて、前記加工用ロボットの加減速前の位置データを算出するステップとを備えたことを特徴とするものである。
In a second aspect, in the first aspect,
When the workpiece to be machined by the machining robot is movably held by the workpiece movable unit, the pre-interpolation acceleration / deceleration process or the post-interpolation acceleration / deceleration process is performed on the position data of the workpiece movable unit before the acceleration / deceleration. Steps to perform;
Calculating the position data of the machining robot before the acceleration / deceleration based on the position data after the acceleration / deceleration of the work movable part.
第2の発明では、ワークがワーク可動部で移動可能に保持されている場合に、ワーク可動部の加減速前の位置データに対して補間前加減速処理又は補間後加減速処理を行うようにしている。そして、ワーク可動部の加減速後の位置データに基づいて、加工用ロボットの加減速前の位置データを算出するようにしている。 In the second invention, when the work is held movably by the work movable section, the pre-interpolation acceleration / deceleration processing or the post-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the position data before the acceleration / deceleration of the work movable section. ing. Then, the position data of the machining robot before the acceleration / deceleration is calculated based on the position data of the work movable part after the acceleration / deceleration.
これにより、ワーク可動部の加減速分を考慮して、加工用ロボットの位置データを生成することができる。 Thus, the position data of the machining robot can be generated in consideration of the acceleration / deceleration of the movable part of the work.
第3の発明は、第1又は第2の発明において、
前記モータの変位量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記加工用ロボットの加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方を低減するステップとを備えたことを特徴とするものである。
A third invention is a method according to the first or second invention,
Reducing the at least one of the processing speed and the processing acceleration of the processing robot when the displacement of the motor is larger than a predetermined threshold value.
第3の発明では、モータの変位量が所定の閾値よりも大きい、つまり、モータの加速度が大きすぎる場合には、モータの急加速や急減速によって振動が生じるおそれがある。そこで、加工用ロボットの加工速度や加工加速度を低減させてモータの加速度を抑えるようにしている。 In the third aspect, when the displacement amount of the motor is larger than the predetermined threshold, that is, when the acceleration of the motor is too large, there is a possibility that vibration may be caused by sudden acceleration or sudden deceleration of the motor. Therefore, the processing speed and processing acceleration of the processing robot are reduced to suppress the motor acceleration.
第4の発明は、第3の発明において、
前記加工用ロボットの加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方を低減した後で、前記モータの変位量を再計算するステップと、
再計算後の前記モータの変位量が前記閾値よりも大きい場合に、前記加工用ロボットの加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方をさらに低減するステップとを備えたことを特徴とするものである。
A fourth invention is the third invention, wherein
After reducing at least one of the processing speed and the processing acceleration of the processing robot, re-calculating the displacement of the motor,
A step of further reducing at least one of the processing speed and the processing acceleration of the processing robot when the displacement amount of the motor after the recalculation is larger than the threshold value.
第4の発明では、加工用ロボットの加工速度を低減した後で再計算したモータの変位量が閾値よりも大きい場合には、さらに加工速度や加工加速度を低減させるようにしている。つまり、モータの加速度が適正になるまで、繰り返し計算を行うことで、振動の原因となるモータの加速度の制限を行うようにしている。 In the fourth invention, when the displacement of the motor recalculated after reducing the processing speed of the processing robot is larger than a threshold value, the processing speed and the processing acceleration are further reduced. That is, the calculation is repeatedly performed until the acceleration of the motor becomes appropriate, thereby limiting the acceleration of the motor that causes vibration.
第5の発明は、第4の発明において、
前記加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方を低減するステップを所定回数繰り返した後の前記モータの変位量が、前記閾値よりも大きい場合に、前記加工用ロボットの加減速処理を補間後加減速で行うことを特徴とするものである。
According to a fifth aspect, in the fourth aspect,
If the displacement amount of the motor after repeating the step of reducing at least one of the processing speed and the processing acceleration a predetermined number of times is larger than the threshold value, the acceleration / deceleration processing of the processing robot is performed by interpolation acceleration / deceleration. It is characterized by performing.
第5の発明では、加工速度や加工加速度の低減を所定回数繰り返しても、モータの変位量が閾値よりも大きい場合には、加工用ロボットの加減速処理を補間後加減速で行うようにしている。つまり、補間前加減速でのモータの急加速や急減速に伴う振動を十分に抑えることができないと判断して、高精度な動作を行うよりも振動を抑える方を優先して、補間後加減速処理を行うようにしている。 In the fifth invention, even if the reduction of the processing speed and the processing acceleration are repeated a predetermined number of times, if the displacement of the motor is larger than the threshold value, the acceleration / deceleration processing of the processing robot is performed by the acceleration / deceleration after interpolation. I have. In other words, it is determined that vibrations caused by sudden acceleration or deceleration of the motor during acceleration / deceleration before interpolation cannot be sufficiently suppressed, and priority is given to suppressing vibration rather than high-precision operation. A deceleration process is performed.
本発明によれば、ロボットの用途や作業内容に応じた適切な加減速処理を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform appropriate acceleration / deceleration processing in accordance with the use of the robot and the work content.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely an example in nature, and is not intended to limit the present invention, its application, or its use.
図1に示すように、加工用ロボット1は、6軸の多関節型のロボットアーム10を備えている。加工用ロボット1には、ロボットアーム10の動作を制御するロボット制御装置30が接続されている。図1に示す例では、加工用ロボット1は、地上に設置された作業台25に固定されたワークWに対して加工を行う。なお、加工用ロボット1の関節部の数や、水平多関節型、垂直多関節型等、自由に選択してもよい。
As shown in FIG. 1, the
ロボットアーム10は、台座部11と、台座部11に第1関節部J1を中心に水平方向に旋回可能に支持された肩部12と、肩部12に第2関節部J2を中心に上下方向に旋回可能に支持された下アーム部13と、下アーム部13に第3関節部J3を中心に上下方向に旋回可能に支持された第1の上アーム部14と、第1の上アーム部14の先端部に第4関節部J4を中心に捻り回転可能に支持された第2の上アーム部15と、第2の上アーム部15に第5関節部J5を中心に上下方向に旋回可能に支持された手首部16と、手首部16に第6関節部J6を中心に捻り回転可能に支持された取付部17とを有する。取付部17には、溶接トーチ18が取り付けられている。なお、レーザ切断ヘッドを取り付けてもよい。
The
第1関節部J1から第6関節部J6には、モータ21(図2参照)が内蔵されている。ロボット制御装置30は、ティーチング等によって予め入力された動作プログラムに基づいて、第1関節部J1から第6関節部J6がそれぞれ目標位置(指令角度)に達するように、第1関節部J1から第6関節部J6のモータ21の駆動を制御する。
A motor 21 (see FIG. 2) is built in the first to sixth joints J1 to J6. The
図2にも示すように、加工用ロボット1には、モータ21の動作を制御するロボット制御装置30が接続されている。ロボット制御装置30は、入力部31と、電流制御部32と、記憶部34と、制御部35とを有する。
As shown in FIG. 2, a
加工用ロボット1では、エンコーダによって、モータ21のロータの位置が所定のサンプリング周期で検出される。モータ21の位置情報は、制御部35に送信される。
In the
入力部31は、加工用ロボット1の動作を制御する動作プログラムを入力する。入力部31で入力された動作プログラムは、制御部35に送信され、記憶部34に記憶される。
The
電流制御部32には、制御部35から、トルク指令値とモータ発生トルクが入力される。電流制御部32は、駆動指令値を算出し、駆動指令値に基づいて、モータ21に電流を流す。このように、電流制御部32は、モータ21の駆動を制御する。
The torque command value and the motor generated torque are input from the
制御部35は、演算部36と、選択部37とを有する。演算部36は、入力された情報に基づいて各種の演算を行うものである。例えば、演算部36は、モータ21の位置情報や、速度及び加速度の情報等に基づいて、動力学トルクを演算する。演算部36で算出されたトルクは、記憶部34に送信されて記憶される。また、演算部36は、後述する補間前加減速処理や補間後加減速処理を行う。
The
選択部37は、加工用ロボット1の加減速処理を、補間前加減速又は補間後加減速の何れで行うかを選択する。ここで、補間前加減速を選択するか、又は補間後加減速を選択するかは、加工用ロボット1の動作プログラム内のパラメータとしてユーザが記述しておく。例えば、精密な加工が必要となる区間では補間前加減速、そうでない場合は補間後加減速に設定された命令を動作プログラム上に記述する。
The
そして、入力部31に入力された動作プログラムは、制御部35で読み取られ、選択部37において、補間前加減速又は補間後加減速の何れを使用するかが選択される。
The operation program input to the
ここで、補間後加減速は、ロボットアーム10を構成するモータ21の移動量を平滑化する手法である。そして、補間後加減速では、移動区間の開始点と終了点の位置は保障されるが、その途中軌跡には誤差が生じるため、高い加工精度が必要では無く且つ高速移動させたい場合に選択すればよい。
Here, the acceleration / deceleration after the interpolation is a method of smoothing the moving amount of the
一方、補間前加減速は、動作軌跡の直交座標系における位置の変化量を平滑化する加減速手法である。そして、補間前加減速では、理想的な動作軌跡に沿って加減速が行われるため、移動区間の開始点や終了点だけでなく、途中軌跡も誤差なく動作することができる。そのため、高い加工精度が必要な場合に選択すればよい。 On the other hand, the acceleration / deceleration before interpolation is an acceleration / deceleration method for smoothing the amount of change in the position of the motion trajectory in the rectangular coordinate system. In addition, in the pre-interpolation acceleration / deceleration, acceleration / deceleration is performed along an ideal motion trajectory, so that not only the start point and the end point of the moving section but also the middle trajectory can be operated without error. Therefore, it may be selected when high processing accuracy is required.
具体的に、図3に示すように、加工用ロボット1を用いて、複数箇所にC字型のレーザ溶接を行う工程について検討する。このとき、加工精度が必要となるのは、C字型に溶接されている箇所であり、この区間については、補間前加減速を行うのが適当である。一方、C字型の溶接箇所から隣りのC字型の溶接箇所へと移動する区間は、空走区間であるから、補間後加減速を行うのが適当である。以下、補間後加減速と補間前加減速の具体的な処理内容について説明する。
Specifically, as shown in FIG. 3, a process of performing C-shaped laser welding at a plurality of locations using the
〈補間後加減速〉
図4に示すように、補間後加減速では、以下の第1〜第5の処理を順に行う。第1の処理では、加工用ロボット1が動作する移動区間の軌跡上の点を補間計算する。つまり、動作開始点Sから動作終了点Eを繋ぎ、その区間を複数(図4ではX1〜X6)に細かく分割する。これにより、分割点ごとに加工用ロボット1の直交座標系における位置成分(X,Y,Z,U,V,W)が得られる。ここで、X,Y,Zは、加工点の位置を示し、U,V,Wは、溶接トーチ18の姿勢(角度)を示している。
<Acceleration / deceleration after interpolation>
As shown in FIG. 4, in the post-interpolation acceleration / deceleration, the following first to fifth processes are sequentially performed. In the first process, a point on the trajectory of the moving section in which the
第2の処理では、加工用ロボット1の直交座標系における位置データを、逆運動学演算によってモータ21の角度(RT,UA,FA,RW,BW,TW)に換算する。なお、RT,UA,FA,RW,BW,TWは、それぞれ、第1関節部J1〜第6関節部J6のモータ21の角度を示している。
In the second process, the position data of the
第3の処理では、各分割区間で必要なモータ21の角度変位量(△RT,△UA,△FA,△RW,△BW,△TW)を算出する。加工用ロボット1の姿勢によっては、角速度の急加速・急減速が必要となるモータ角度が、第2の処理で算出される可能性がある。なお、図4に示す例では、第1関節部J1〜第6関節部J6のモータ21のうち、何れか1つのモータ21の変位量について図示している。
In the third process, the amount of angular displacement (△ RT, △ UA, △ FA, △ RW, △ BW, △ TW) of the
第4の処理では、モータ21の変位量をフィルタリングすることで、平滑化を行う。つまり、急加速や急減速は、加工用ロボット1が振動する原因となるため、急加速や急減速が、緩加速や緩減速となるように、フィルタ処理を行う。
In the fourth process, smoothing is performed by filtering the displacement amount of the
ここで、フィルタは、加速・減速時の速度変化波形を決定付けるものであり、一般には、台形型の加減速を実現する移動平均フィルタや、S字カーブ型の加減速を実現する2段移動平均フィルタが用いられる。 Here, the filter determines a speed change waveform during acceleration / deceleration, and is generally a moving average filter that realizes trapezoidal acceleration / deceleration, or a two-stage movement that implements S-curve acceleration / deceleration. An average filter is used.
第5の処理では、フィルタリングされたモータ21の変位量が得られる。フィルタリングされたモータ21の角度変化量は平滑化されているので、角速度の変化が緩やかになる。これにより、補間後加減速処理が完了する。
In the fifth process, the filtered displacement of the
ところで、補間後加減速処理は、所望の軌跡を実現するために必要なモータ21の角度変化量を強制的に緩やかにするため、理想的な軌跡から逸脱したものとなることがある。そこで、移動区間の開始点や終了点だけでなく、途中軌跡も誤差なく動作するためには、補間前加減速を行うようにすればよい。
By the way, the post-interpolation acceleration / deceleration processing may deviate from an ideal trajectory in order to forcibly reduce the angle change amount of the
〈補間前加減速〉
図5に示すように、補間前加減速では、以下の第1〜第5の処理を順に行う。第1の処理では、加工用ロボット1が動作する移動区間の軌跡上の点を補間計算する。つまり、動作開始点Sから動作終了点Eを繋ぎ、その区間を複数(図5ではX1〜X6)に細かく分割する。これにより、分割点ごとに加工用ロボット1の直交座標系における位置成分(X,Y,Z,U,V,W)が得られる。ここで、X,Y,Zは、加工点の位置を示し、U,V,Wは、溶接トーチ18の姿勢(角度)を示している。
<Acceleration / deceleration before interpolation>
As shown in FIG. 5, in the acceleration / deceleration before interpolation, the following first to fifth processes are sequentially performed. In the first process, a point on the trajectory of the movement section in which the
第2の処理では、加工用ロボット1の分割点間の直交座標系での移動量を算出する。なお、補間後加減速とは異なり、モータ21の角度を算出するのではない。
In the second process, the movement amount in the orthogonal coordinate system between the division points of the
第3の処理では、各分割点間の直交座標系での移動量をフィルタリングすることで、平滑化を行う。 In the third process, smoothing is performed by filtering the amount of movement between the division points in the orthogonal coordinate system.
第4の処理では、フィルタリングされた直交座標系での移動量が得られる。フィルタリングされた直交座標系での移動量は平滑化されているので、軌跡に沿った移動量の速度変化が緩やかになる。 In the fourth process, the filtered movement amount in the rectangular coordinate system is obtained. Since the movement amount in the filtered rectangular coordinate system is smoothed, the speed change of the movement amount along the trajectory becomes gentle.
第5の処理では、第4の処理で得られた移動量に基づいて、逆運動学演算によって、モータ21の角度(RT,UA,FA,RW,BW,TW)を算出する。これにより、補間前加減速処理が完了する。なお、RT,UA,FA,RW,BW,TWは、それぞれ、第1関節部J1〜第6関節部J6のモータ21の角度を示している。
In the fifth process, the angle (RT, UA, FA, RW, BW, TW) of the
ところで、補間前加減速処理では、軌跡上で加減速を行ってからモータ21の角度を算出するため、加工用ロボット1の動作は、加減速中であっても軌跡上に位置する。
In the pre-interpolation acceleration / deceleration process, the angle of the
しかしながら、補間前加減速処理では、第5の処理において逆運動学演算によってモータ21の角度を算出したときに、理想的な動作軌跡に追従させるために、モータ21の角度変化が過大となる場合がある。
However, in the pre-interpolation acceleration / deceleration processing, when the angle of the
そこで、本実施形態では、加工用ロボット1の用途や作業内容に応じて、補間前加減速と補間後加減速とを選択的に切り替えるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the acceleration and deceleration before interpolation and the acceleration and deceleration after interpolation are selectively switched according to the use and the work content of the
なお、ワークWの設置形態は、ワークWを地上に固定された作業台25に保持する形態(図1参照)だけではなく、ワーク可動部26を用いて、ワークWを移動可能に保持する形態としてもよい(図6参照)。
The work W may be installed not only in a form in which the work W is held on the work table 25 fixed on the ground (see FIG. 1), but also in a form in which the work W is movably held using the work
図6に示すように、ワーク可動部26は、モータ27を有しており、例えば、ポジショナ(外部軸)や他のハンドリングロボットで構成されている。そして、ワーク可動部26も加工用ロボット1と同様に、加減速処理が必要となるため、基準となる座標系も加減速することになる。これが、軌跡誤差となって加工品質の劣化の原因となる。そこで、ワークWが移動可能に保持されている場合には、ワーク可動部26の加減速分を考慮して、加工用ロボット1の加減速前の位置データを変更するようにしている。
As shown in FIG. 6, the work
〈補間前加減速と補間後加減速の切り替え手順〉
図7に示すように、まず、ステップS101では、ワークWが設置されている基準座標系における加工用ロボット1の理想的な動作軌跡を作成する。ここで、「理想的」とは、構成要素が一切の加減速を行わず、指令した速度まで一瞬で到達する理想状態のことをいい、加減速前位置データともいう。
<Switching procedure between acceleration / deceleration before interpolation and acceleration / deceleration after interpolation>
As shown in FIG. 7, first, in step S101, an ideal motion trajectory of the
ステップS102では、加工用ロボット1の加工を高精度で行うか否かを判定する。ステップS102での判定が「YES」の場合には、補間前加減速を行うために、ステップS103に分岐する。ステップS102での判定が「NO」の場合には、補間後加減速を行う。なお、補間後加減速処理が選択された場合には、加工用ロボット1の加減速前の位置データに対して逆運動学演算を行い、モータ21の変位量を算出する。
In step S102, it is determined whether or not the processing of the
ステップS103では、ワークWを可動させるか否かを判定する。つまり、ワークWが地上に設置された作業台25に保持されているか、又は、ワークWがワーク可動部26によって移動可能に保持されているのかを判定する。ステップS103での判定が「YES」の場合には、ステップS104に分岐する。ステップS103での判定が「NO」の場合には、ステップS107に分岐する。
In step S103, it is determined whether the work W is to be movable. That is, it is determined whether the work W is held on the work table 25 installed on the ground or whether the work W is movably held by the work
ステップS104では、ワーク可動部26の加減速前の位置データに対して、補間後加減速処理を行う。ここで、加減速処理として補間後加減速を使用しているのは、ワーク可動部26の補間後加減速によって生じる誤差は、加工用ロボット1側の軌跡によって吸収できるため、より単純な補間後加減速処理を行うようにしている。ただし、場合によっては、補間前加減速処理を行うようにしてもよい。
In step S104, post-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the position data of the work
ステップS105では、ワーク可動部26の加減速後の角度データ(位置データ)を作成する。
In step S105, angle data (position data) after acceleration / deceleration of the work
ステップS106では、加工用ロボット1の理想的なワーク基準位置データと、ワーク可動部26の加減速後の位置データとに基づいて、加工用ロボット1の加減速前のロボット座標基準の位置データを算出する。これにより、ワーク可動部26の加減速分を考慮して、加工用ロボット1の位置データを生成することができる。
In step S106, based on the ideal work reference position data of the
ステップS107では、加工用ロボット1の加減速前のロボット座標基準の位置データに対して、補間前加減速処理を行う。つまり、補間前加減速は、ワークWが設置された座標系を基準としたツール先端位置の軌跡、すなわち、ワークWとツール先端の相対位置に対して行われる。
In step S107, the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the robot coordinate reference position data before the acceleration / deceleration of the
ステップS108では、補間前加減速処理した後の加減速後の加工用ロボット1の位置データに対して逆運動学演算を行い、各モータ21の変位量を算出する。
In step S108, an inverse kinematics calculation is performed on the position data of the
次に、図8に示すように、ステップS109では、加工用ロボット1の各モータ21の加速度が適正であるか、つまり、モータ21の変位量が所定の閾値以下であるかを判定する。つまり、ショックや振動の原因となる加速度の制限を行うようにする。
Next, as shown in FIG. 8, in step S109, it is determined whether the acceleration of each
ステップS109での判定が「YES」の場合には、加工用ロボット1の各モータ21の加速度が適正であると判断して、ステップS118に分岐する。ステップS109での判定が「NO」の場合には、モータの許容加速度等を超過していると判断して、ステップS110に分岐する。なお、モータ21が適正であるかの閾値は、モータ21のスペックやユーザの指定によって決まる。
If the determination in step S109 is "YES", it is determined that the acceleration of each
ステップS110では、加工用ロボット1の加工加速度が低減可能であるかを判定する。ステップS110での判定が「YES」の場合には、ステップS111に分岐する。ステップS110での判定が「NO」の場合には、ステップS112に分岐する。
In step S110, it is determined whether the processing acceleration of the
ステップS111では、加工用ロボット1の加工加速度を低減させることでモータ21の加速度を抑え、ステップS114に進む。
In step S111, the acceleration of the
ステップS112では、加工用ロボット1の加工速度が低減可能であるかを判定する。ステップS112での判定が「YES」の場合には、ステップS113に分岐する。ステップS112での判定が「NO」の場合には、ステップS117に分岐する。
In step S112, it is determined whether the processing speed of the
ステップS113では、加工用ロボット1の加工速度を低減させることでモータ21の加速度を抑え、ステップS114に進む。
In step S113, the acceleration of the
なお、加工用ロボット1の加工速度や加工加速度を変更すると、加工結果に影響を及ぼすため、加工速度や加工加速度の低減処理を許可するかは、ユーザの設定に委ねることとしている。
Since changing the processing speed or processing acceleration of the
ステップS114では、加工用ロボット1の加工速度や加工加速度を低減した後で、モータ21の変位量を再計算する。
In step S114, after reducing the processing speed and processing acceleration of the
ステップS115では、再計算後のモータ21の変位量が閾値以下であるか、つまり、モータ21の加速度が適正であるか、つまり、モータ21の変位量が所定の閾値以下であるかを判定する。ステップS115での判定が「YES」の場合には、モータ21の加速度が適正になったと判断して、ステップS118に分岐する。ステップS115での判定が「NO」の場合には、ステップS116に分岐する。
In step S115, it is determined whether the displacement of the
ステップS116では、加工用ロボット1の加工速度及び加工加速度を低減するステップの繰り返し回数が所定回数以下かを判定する。ステップS116での判定が「YES」の場合には、ステップS110に戻り、加工速度及び加工加速度をさらに低減させるように調整する。ステップS116での判定が「NO」の場合には、ステップS117に分岐する。なお、加工用ロボット1の加工速度や加工加速度を変更すると、加工結果に影響を及ぼすため、繰り返し回数は、ユーザの設定に委ねることとしている。
In step S116, it is determined whether the number of repetitions of the step of reducing the processing speed and the processing acceleration of the
ステップS117では、加工用ロボット1を補間後加減速処理で動作可能かを判定する。ステップS117での判定が「YES」の場合には、加工用ロボット1に対して補間後加減速処理を行う。つまり、加工用ロボット1の加工速度や加工加速度の低減を所定回数繰り返しても、モータ21の変位量が閾値よりも大きい場合には、補間前加減速でのモータ21の急加速や急減速に伴う振動を十分に抑えることができないと判断して、高精度な動作を行うよりも振動を抑える方を優先して、補間後加減速処理を行うようにしている。
In step S117, it is determined whether the
ステップS117での判定が「NO」の場合には、実行不可であると判断してエラー等を発報する。 If the determination in step S117 is "NO", it is determined that execution is not possible, and an error or the like is issued.
ステップS118では、各モータ21の加速度や速度が適正範囲内となっているので、各モータ21の変位量を構成要素である加工用ロボット1やワーク可動部26に対して指示して動作させ、処理を終了する。
In step S118, since the acceleration and speed of each
以上説明したように、本発明は、ロボットの用途や作業内容に応じた適切な加減速処理を行うことができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。 As described above, the present invention has a highly practical effect that it can perform appropriate acceleration / deceleration processing in accordance with the purpose and work content of a robot, and is therefore extremely useful and industrially applicable. Is expensive.
1 加工用ロボット
10 ロボットアーム
21 モータ
26 ワーク可動部
30 ロボット制御装置
35 制御部
36 演算部
37 選択部
J1〜J6 関節部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記加工用ロボットの加減速処理を、補間前加減速又は補間後加減速の何れで行うかを選択するステップと、
前記加工用ロボットの位置データに基づいて、前記関節部を駆動させるモータの変位量を算出するステップとを備え、
前記モータの変位量を算出するステップでは、前記補間前加減速処理が選択された場合に、前記加工用ロボットの加減速前の位置データに対して補間前加減速処理を行い、加減速処理後の位置データに基づいて前記モータの変位量を算出する一方、前記補間後加減速処理が選択された場合に、該加工用ロボットの加減速前の位置データに基づいて、該モータの変位量を算出することを特徴とするロボット制御方法。 A robot control method for controlling an operation of a processing robot having a plurality of joints,
A step of selecting whether to perform acceleration / deceleration processing of the machining robot by acceleration / deceleration before interpolation or acceleration / deceleration after interpolation;
Calculating a displacement of a motor that drives the joint based on the position data of the machining robot,
In the step of calculating the amount of displacement of the motor, when the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is selected, the pre-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the position data of the machining robot before the acceleration / deceleration, and after the acceleration / deceleration processing While the displacement amount of the motor is calculated based on the position data, when the post-interpolation acceleration / deceleration process is selected, the displacement amount of the motor is calculated based on the position data of the machining robot before acceleration / deceleration. A robot control method characterized by calculating.
前記加工用ロボットで加工するワークが、ワーク可動部によって移動可能に保持されている場合に、該ワーク可動部の加減速前の位置データに対して補間前加減速処理又は補間後加減速処理を行うステップと、
前記ワーク可動部の加減速後の位置データに基づいて、前記加工用ロボットの加減速前の位置データを算出するステップとを備えたことを特徴とするロボット制御方法。 In claim 1,
When a workpiece to be processed by the processing robot is movably held by a workpiece movable unit, the pre-interpolation acceleration / deceleration processing or the post-interpolation acceleration / deceleration processing is performed on the position data of the workpiece movable unit before acceleration / deceleration. Steps to perform;
Calculating the position data of the machining robot before the acceleration / deceleration based on the position data after the acceleration / deceleration of the work movable part.
前記モータの変位量が所定の閾値よりも大きい場合に、前記加工用ロボットの加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方を低減するステップとを備えたことを特徴とするロボット制御方法。 In claim 1 or 2,
A step of reducing at least one of a processing speed and a processing acceleration of the processing robot when a displacement amount of the motor is larger than a predetermined threshold value.
前記加工用ロボットの加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方を低減した後で、前記モータの変位量を再計算するステップと、
再計算後の前記モータの変位量が前記閾値よりも大きい場合に、前記加工用ロボットの加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方をさらに低減するステップとを備えたことを特徴とするロボット制御方法。 In claim 3,
After reducing at least one of the processing speed and the processing acceleration of the processing robot, re-calculating the displacement of the motor,
A step of further reducing at least one of the processing speed and the processing acceleration of the processing robot when the displacement amount of the motor after the recalculation is larger than the threshold value.
前記加工速度及び加工加速度のうち少なくとも一方を低減するステップを所定回数繰り返した後の前記モータの変位量が、前記閾値よりも大きい場合に、前記加工用ロボットの加減速処理を補間後加減速で行うことを特徴とするロボット制御方法。 In claim 4,
If the displacement amount of the motor after repeating the step of reducing at least one of the processing speed and the processing acceleration a predetermined number of times is larger than the threshold value, the acceleration / deceleration processing of the processing robot is performed by interpolation acceleration / deceleration. A robot control method characterized by performing.
Priority Applications (1)
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JP2018148543A JP2020023013A (en) | 2018-08-07 | 2018-08-07 | Robot control method |
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