JP2020028923A - Control device of articulated robot - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多関節ロボットの制御装置に関する。 The present invention relates to a control device for an articulated robot.
従来、ロボットの各可動軸に生ずるトルクであって、溶接点からロボットに加わる外力によって生ずるトルクを正確に算出するために、外積及び内積を用いた論理的な式を用いるスポット溶接ロボットが知られている(例えば、特許文献1参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a spot welding robot using a logical formula using an outer product and an inner product in order to accurately calculate a torque generated on each movable axis of the robot, which is generated by an external force applied to the robot from a welding point, is known. (For example, see Patent Document 1).
前記スポット溶接ロボットでも、外力の方向と各可動軸の回転軸方向延びる方向との関係を考慮して、各可動軸に生ずるトルクが計算されている。しかし、各可動軸は減速機を介してサーボモータが接続されており、減速機内の回転抵抗、サーボモータ内の回転抵抗等が実際は存在しているので、抵抗を考慮しない理論式で各可動軸に生ずるトルクを求めると、実際に生ずるトルクと異なることが多い。特に、外力モーメントの方向と各可動軸の回転軸方向とがなす角度が大きくなる程、理論式から得られる結果に対する差が大きくなり、当該角度が10°、20°程度で差が無視できないものとなる場合も多い。 Even in the spot welding robot, the torque generated in each movable shaft is calculated in consideration of the relationship between the direction of the external force and the direction in which each movable shaft extends in the rotation axis direction. However, each movable axis is connected to a servomotor via a speed reducer, and the rotational resistance in the reducer, the rotational resistance in the servomotor, etc. actually exist. Is often different from the torque actually generated. In particular, the larger the angle between the direction of the external force moment and the direction of the rotation axis of each movable shaft is, the larger the difference from the result obtained from the theoretical formula becomes. In many cases.
一方、ロボットの複数の可動軸のうち典型的には選択した1つの可動軸をワークの動き、ツールの動作によって生ずる力等に追従させる制御を行う場合がある。この追従制御は、選択された可動軸に対して、モータの電流値を制限したり、位置/速度ループゲインを下げたりすることによって行われる。外力によるトルクの影響を受けやすい可動軸でトルク制限等を行うと追従性がよくなるため、外力によって各可動軸モータに生ずるトルクを精度よく推定できることが望ましい。 On the other hand, there is a case in which control is typically performed such that one selected movable axis of the plurality of movable axes of the robot follows the movement of the work, the force generated by the operation of the tool, and the like. This follow-up control is performed by limiting the current value of the motor or reducing the position / speed loop gain for the selected movable axis. If torque is limited by a movable shaft that is easily affected by torque due to an external force, the followability is improved. Therefore, it is desirable to be able to accurately estimate the torque generated in each movable shaft motor by the external force.
本発明は、前述の事情に鑑みてなされている。本発明の目的の一つは、複数の可動軸のうちアームに加わる外力を感度よく検出できる可動軸の正確な判断を可能とする多関節ロボットの制御装置の提供である。 The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a control apparatus for an articulated robot that enables accurate determination of a movable axis capable of detecting an external force applied to an arm with high sensitivity among a plurality of movable axes.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明の一態様は、ロボットのアームを構成する複数のアーム部材が複数の可動軸周りに動く多関節ロボットの制御装置であって、前記アームの先端部にサンプル外力を加えた時の前記各可動軸周りのトルク又はモータ電流値の検出値に基づいて求められた補正係数又は補正関数が格納されている記憶部と、前記アームの前記先端部に加わる外力の方向に応じて変化する前記各可動軸におけるトルク検出感度を、前記各可動軸の回転軸方向と前記外力の方向との関係を示す数式要素と、前記補正係数又は前記補正関数とに少なくとも基づき演算するトルク感度演算手段と、を備え、前記トルク検出感度は、前記各可動軸におけるモータの電流検出値又はトルクセンサの検出値の前記外力に対する感度を示すものである。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following solutions.
One aspect of the present invention is a control device for an articulated robot in which a plurality of arm members constituting a robot arm move around a plurality of movable axes, wherein each of the plurality of arm members when a sample external force is applied to a tip portion of the arm. A storage unit in which a correction coefficient or a correction function obtained based on a detected value of a torque or a motor current value around a movable axis is stored, and each of the storage units that changes according to a direction of an external force applied to the distal end of the arm. A torque detection sensitivity of the movable shaft, a mathematical element indicating a relationship between the rotation axis direction of each of the movable shafts and the direction of the external force, and a torque sensitivity calculating unit that calculates based on at least the correction coefficient or the correction function. The torque detection sensitivity indicates the sensitivity of the motor current detection value or the torque sensor detection value of each of the movable shafts to the external force.
上記態様では、大きさおよび方向がわかっているサンプル外力に基づいて補正係数又は補正関数が求められ、各可動軸の回転軸方向と外力の方向との関係を示す数式要素に加え、補正係数又は補正関数を用いて、各可動軸のトルク検出感度が算出される。このため、複数の可動軸のうちアームに加わる外力を感度よく検出できる可動軸の正確な選択が可能となる。 In the above aspect, the correction coefficient or the correction function is obtained based on the sample external force whose magnitude and direction are known, and in addition to the mathematical elements indicating the relationship between the rotation axis direction of each movable shaft and the direction of the external force, the correction coefficient or The torque detection sensitivity of each movable shaft is calculated using the correction function. For this reason, it is possible to accurately select a movable shaft that can detect the external force applied to the arm with high sensitivity among the plurality of movable shafts.
上記態様において、好ましくは、前記トルク感度演算手段が、前記各可動軸と前記外力の作用点との距離と、前記数式要素と、前記補正係数又は前記補正関数とを少なくとも用いて前記各可動軸における前記トルク検出感度を演算する。
当該態様では、各可動軸と外力の作用点との距離も用いて、各可動軸のトルク検出感度が算出される。このため、複数の可動軸のうちアームに加わる外力を感度よく検出できる可動軸の正確な判断が可能となる。
In the above aspect, preferably, the torque sensitivity calculation means uses at least the distance between each of the movable shafts and the point of action of the external force, the mathematical element, and the correction coefficient or the correction function to each of the movable shafts. Calculate the torque detection sensitivity at.
In this aspect, the torque detection sensitivity of each movable shaft is calculated using the distance between each movable shaft and the point of action of the external force. For this reason, it is possible to accurately determine the movable shaft that can detect the external force applied to the arm with high sensitivity among the plurality of movable shafts.
上記態様において、好ましくは、前記複数の可動軸のうち前記トルク検出感度が優位である少なくとも1つを前記外力に追従する可動軸として選択する軸決定手段を備える。
当該態様では、前述のように正確に算出されたトルク検出感度を用いて、複数の可動軸のうち優位である少なくとも1つが外力に追従する可動軸として決定される。これは、ワークの動き、ツールの動作によって生ずる力等にロボットを追従させる制御を正確に行う上で有利である。
In the above aspect, preferably, there is provided an axis determining means for selecting at least one of the plurality of movable axes, in which the torque detection sensitivity is superior, as a movable axis that follows the external force.
In this aspect, at least one of the plurality of movable axes that is superior is determined as the movable axis that follows the external force, using the torque detection sensitivity accurately calculated as described above. This is advantageous in accurately controlling the robot to follow the movement of the work, the force generated by the operation of the tool, and the like.
上記態様において、好ましくは、前記アームにおいて前記外力が加わる位置の検出又は推定を行う外力位置取得手段をさらに備え、前記外力位置取得手段は、前記複数の可動軸のうち前記トルク検出感度が優位である少なくとも1つの前記可動軸周りのトルク又はモータ電流値の検出値を、前記検出又は前記推定に用いる。
当該態様では、トルク検出感度が優位である可動軸周りのトルク又はモータ電流値の検出値が、外力が加わる位置の検出又は推定に用いられるので、外力が加わる位置をより正確に知ることができる。
In the above aspect, preferably, the arm further includes an external force position acquisition unit that detects or estimates a position where the external force is applied to the arm, wherein the external force position acquisition unit is superior in the torque detection sensitivity among the plurality of movable shafts. A detected value of a torque or a motor current value around at least one of the movable axes is used for the detection or the estimation.
In this aspect, since the detected value of the torque or the motor current value around the movable axis where the torque detection sensitivity is superior is used for detecting or estimating the position where the external force is applied, it is possible to more accurately know the position where the external force is applied. .
本発明によれば、複数の可動軸のうちアームに加わる外力を感度よく検出できる可動軸の正確な判断を可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exact determination of the movable shaft which can detect the external force applied to the arm with high sensitivity among several movable shafts is attained.
本発明の一実施形態に係る多関節ロボットであるロボット10の制御装置20が、図面を用いながら以下説明されている。
本実施形態のロボット10は、図1に示されるように、ベースBとアーム10aとを有する。アーム10aは複数のアーム部材11,12,13,14,15,16を有し、複数のアーム部材11,12,13,14,15,16がそれぞれ可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6周りに動く。なお、図1に示されるロボット10は垂直多関節ロボットであるが、水平多関節ロボットであってもよく、特定の種類のロボットに限定されない。
A
The
ロボット10は、複数の可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6周りにそれぞれアーム部材11,12,13,14,15,16を駆動する複数のサーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16a(図3)を有する。サーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16aにそれぞれ減速機11b,12b,13b,14b,15b,16b(図3)が接続され、サーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16aの駆動力が減速機11b,12b,13b,14b,15b,16bによって減速されてアーム部材11,12,13,14,15,16に伝達される。また、各サーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16aはその作動位置を検出するための作動位置検出装置(図示せず)を有し、作動位置検出装置は一例としてエンコーダである。作動位置検出装置の検出結果は制御装置20に送信される。
The
制御装置20は、図3に示されるように、CPU等であるプロセッサ21と、表示装置22と、不揮発性ストレージ、ROM、RAM等を有する記憶部23と、キーボード等の入力装置24と、送受信部25と、サーボモータ11a〜16aに各々対応したサーボ制御器26とを備え、ロボット10のサーボモータ11a〜16aを制御する。記憶部23にはシステムプログラム23aが格納されており、システムプログラム23aが制御装置20の基本機能を担っている。
As shown in FIG. 3, the
記憶部23には、動作プログラム23bと、補正係数取得プログラム23cと、感度演算プログラム(トルク感度演算手段)23dと、軸決定プログラム(軸決定手段)23eとが格納されている。プロセッサ21は、動作プログラム23bに基づきサーボモータ11a〜16aを制御し、これによりロボット10がアーム10aの先端部に設けられたツールTを用いて所定の作業を行う。
The
また、プロセッサ21は、入力装置24から所定の開始信号の入力があった時、又は、送受信部25において所定の開始信号が受信された時に、補正係数取得プログラム23cに基づき各可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6の補正係数を求め、求めた補正係数を記憶部23に格納する。
Further, when a predetermined start signal is input from the
例えば、プロセッサ21は、サーボモータ11a〜16aを制御することによって、アーム10aを第1の姿勢にする。この時、ツールTにサンプル外力Fが加えられる。プロセッサ21によるサーボモータ11a〜16aの制御によってツールTを所定の部材に押し当て、これによってサンプル外力FがツールTに加えられてもよく、所定の装置によってツールTを押すこと、ツールTが所定の物体を保持すること等によって、ツールTにサンプル外力Fが加えられてもよい。
For example, the
この時のサンプル外力Fの方向および大きさがわかっており、サンプル外力Fの方向および大きさは制御装置20に入力される。サンプル外力Fの方向および大きさが入力装置24又は送受信部25を介して制御装置20に入力されてもよく、サンプル外力Fの方向および大きさがアーム10aの先端部、ツールT等に設けられた力センサDによって検出され、検出結果が制御装置20に送信されてもよい。
At this time, the direction and magnitude of the sample external force F are known, and the direction and magnitude of the sample external force F are input to the
なお、サンプル外力Fの方向および大きさは制御装置20が認識しているアーム10aの基準座標系に対応したものである。一例では、サンプル外力FはツールTの一部に可動軸J6に沿った方向又は垂直な方向に加わるものであり、サンプル外力Fの方向がアーム10aの姿勢の変更に応じて変化する。
The direction and magnitude of the sample external force F correspond to the reference coordinate system of the
プロセッサ21は、補正係数取得プログラム23cに基づき、可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6のそれぞれについて、補正係数R1、R2、R3、・・・Rnを求める。補正係数R1、R2、R3、・・・Rnを求めるため、一例として、プロセッサ21は、アーム10aの姿勢情報又は各サーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16aの作動位置検出装置の情報からわかる位置ベクトルPiおよび回転軸ベクトル方向の単位ベクトルAUiと、サンプル外力Fの方向および大きさとを、下記式(1)に適用して、理論的なトルクを求める。
The
Piは、サンプル外力Fの作用点から各可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6に下ろした垂線と回転軸の交点を点Oとして、点OからFの作用点を結ぶ位置ベクトルであり、AUiは、各可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6に沿った方向に延びる単位ベクトルであり、φは、回転軸ベクトルとPi×F(外積)の成す角度である。Pi×F(外積)で得られるベクトルは、ベクトルPiとベクトルFの両方に直交する。
Pi×F(外積)およびcosφは、各可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6の回転軸方向と外力Fの方向との関係を示す数式要素である。
P i, each movable axis from the point of sample external force F J1, J2, J3, J4, J5, a perpendicular intersection of the rotation axis down to J6 as a point O, the position vector connecting the point of action of F from the point O A Ui is a unit vector extending in a direction along each of the movable axes J1, J2, J3, J4, J5, and J6, and φ is an angle formed by the rotation axis vector and P i × F (outer product). is there. A vector obtained by P i × F (cross product) is orthogonal to both the vector P i and the vector F.
P i × F (outer product) and cos φ are mathematical elements indicating the relationship between the rotation axis directions of the movable axes J1, J2, J3, J4, J5, and J6 and the direction of the external force F.
そして、プロセッサ21は、補正係数取得プログラム23cに基づき、可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6の各々について、サンプル外力Fに対し式(1)によって理論的に得られる理論トルク(モーメントMai)と、サンプル外力Fを加えた時にサーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16aによって各々実測されるモータ電流値又はトルク値とに基づき、補正係数を求め、求められた補正係数を対応する可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6の番号と共に記憶部23に格納する。各サーボモータ11a〜16aにトルクセンサが設けられている場合、各サーボモータ11a〜16aのトルクセンサの検出値が前記補正係数の計算に用いられてもよい。
Then, based on the correction
ここで、好ましくは補正係数はφに対応するように求められ、記憶部23に格納される。例えば、第1の姿勢において、式(1)に示される位置ベクトルPiとサンプル外力Fの外積と、可動軸J1の回転軸方向(可動軸J1の単位ベクトルAUi)とが成す角度φが10°である場合、記憶部23には、第1の姿勢およびサンプル外力Fの時の可動軸J1の補正係数R1が角度φに対応して格納される。第2の姿勢、第3の姿勢、・・・第nの姿勢の時に同様に補正係数R2、R3、・・・Rnが角度φに対応して格納される。図1は可動軸J1に関する位置ベクトルPi、可動軸J1の単位ベクトルAUi等が示されているが、可動軸J2,J3,J4,J5,J6の各々について、同様に補正係数R1、R2、R3、・・・Rnが角度φに対応して格納される。
Here, preferably, the correction coefficient is obtained so as to correspond to φ and stored in the
記憶部23に格納される補正係数R1、R2、R3、・・・Rnは、角度φを所定の角度おきに変化させて得られるものであってもよく、角度φをランダムに変化させて得られるものであってもよい。
The correction coefficients R 1 , R 2 , R 3 ,..., R n stored in the
プロセッサ21は感度演算プログラム23dにより作動し、記憶部23に格納されている補正係数R1、R2、R3、・・・Rnに基づき得られる補正関数fi(φ)を下記式(2)に適用することによって、実際にアーム10aに働く外力Fに対するトルク検出感度Siを演算する。
トルク検出感度Si、回転軸ベクトルAUi、垂線の長さ(各可動軸J1〜J6と外力Fの作用点との距離)ri、ギヤ比Gi等のiには可動軸J1〜J6に対応する1〜6の数字が入り、例えば、S1は可動軸J1のトルク感度、S2は可動軸J2のトルク感度、・・・S6は可動軸J6のトルク感度である。riは外力Fの作用点から各回転軸ベクトルAUiに下した垂線の長さであり、Giは減速機11b,12b,13b,14b,15b,16bの各々のギヤ比である。 The torque detection sensitivity S i , the rotation axis vector A Ui , the length of the perpendicular (the distance between each of the movable axes J1 to J6 and the point of application of the external force F) r i , and the gear ratio G i and other movable axes J1 to J6 Contains the 1-6 digits corresponding to, for example, S 1 is the torque sensitivity of the movable shaft J1, S 2 is the torque sensitivity of the movable shaft J2, · · · S 6 is a torque sensitivity of the movable shaft J6. r i is the length of a perpendicular line from the point of action of the external force F to each rotation axis vector A Ui , and G i is the gear ratio of each of the reduction gears 11b, 12b, 13b, 14b, 15b, 16b.
補正関数fi(φ)のiには可動軸J1〜J6に対応する1〜6の数字が入り、f1(φ)は可動軸J1の補正関数、f2(φ)は可動軸J2の補正関数、・・・f6(φ)は可動軸J6の補正関数である。
補正関数fi(φ)は、可動軸J1〜J6の各々について、補正係数R1、R2、R3、・・・Rnとその時の角度φとの関係から得られる式である。補正関数fi(φ)の代わりに、可動軸J1〜J6の各々について、補正係数R1、R2、R3、・・・Rnとその時の角度φとを対応させた補正テーブルを用いることも可能である。
The numbers 1 to 6 corresponding to the movable axes J1 to J6 are entered in i of the correction function f i (φ), f 1 (φ) is the correction function of the movable axis J1, and f 2 (φ) is the correction function of the movable axis J2. The correction function,... F 6 (φ) is a correction function of the movable axis J6.
The correction function f i (φ) is an expression obtained from the relationship between the correction coefficients R 1 , R 2 , R 3 ,... R n and the angle φ at that time for each of the movable axes J1 to J6. Instead of the correction function f i (φ), a correction table is used in which the correction coefficients R 1 , R 2 , R 3 ,... R n and the angle φ at that time are associated with each of the movable axes J1 to J6. It is also possible.
一例として、可動軸J1のトルク検出感度S1について、図1および図2を用いて説明する。図1と図2は、アーム部材14の可動軸J4周りの回転位置が互いに異なるが、他の可動軸J1,J2,J3,J5,J6の回転位置は同じである。この場合、図1と図2は、可動軸J1の回転軸ベクトルAU1とP1×F(外積)との成す角度φが互いに異なり、角度φは図1よりも図2の方が大きくなる。
As an example, the torque detection sensitivity S 1 of the movable shaft J1, will be described with reference to FIGS. 1 and 2, the rotational positions of the
一方、前述のように、可動軸J2の補正係数R1、R2、・・・Rnが角度φに対応して格納され、例えば、角度φが10°、20°、および30°の時の補正係数R1、R2、およびR3が0.85、0.65、および0.4である時、可動軸J1の補正関数f1(φ)は、両者を対応付けるための例えば二次曲線の近似関数となる。近似関数はその他のn次関数、対数関数、指数関数等であってもよい。 On the other hand, as described above, the correction coefficients R 1 , R 2 ,..., R n of the movable axis J2 are stored corresponding to the angle φ, and for example, when the angle φ is 10 °, 20 °, and 30 °. When the correction coefficients R 1 , R 2 , and R 3 are 0.85, 0.65, and 0.4, the correction function f 1 (φ) of the movable axis J1 Approximate function of the curve. The approximate function may be another n-order function, logarithmic function, exponential function, or the like.
例えば、図1においてφが10°であり、図2においてφが20°である場合、図1の状態で可動軸J1の補正係数Rが0.85となり、図2の状態で可動軸J1の補正係数Rが0.65となる。このように角度φと補正係数Rとが対応するように、各可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6の補正関数fi(φ)が作成される。 For example, when φ is 10 ° in FIG. 1 and φ is 20 ° in FIG. 2, the correction coefficient R of the movable axis J1 becomes 0.85 in the state of FIG. 1, and the correction coefficient R of the movable axis J1 in the state of FIG. The correction coefficient R becomes 0.65. In this way, a correction function f i (φ) of each movable axis J1, J2, J3, J4, J5, J6 is created such that the angle φ corresponds to the correction coefficient R.
式(2)に示されるように、各可動軸J1,J2,J3,J4,J5,J6のトルク検出感度Siは、垂線の長さriが大きい程、または、補正関数fi(φ)により求められる補正係数が大きいほど、大きくなる(良好になる)が、角度φが大きい程小さくなる。なお、補正係数はφが小さいほど大きくなる傾向がある。
また、式(2)に示されるように、ギヤ比が小さい方がトルク検出感度Siが大きくなる。
As shown in equation (2), the torque detection sensitivity S i of each of the movable axes J1, J2, J3, J4, J5, J6 are as length r i perpendiculars is large, or the correction function f i (phi ) Increases (increases) as the correction coefficient increases, but decreases as the angle φ increases. The correction coefficient tends to increase as φ decreases.
Further, as shown in equation (2), towards the gear ratio is small and the torque detection sensitivity S i increases.
実際にツールTに働く外力Fの大きさおよび方向が入力装置24、送受信部25等を介して入力された時、又は、実際にツールTに働く外力Fである力センサDの検出値を受信した時に、プロセッサ21は、式(2)を用いて可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求める。
なお、補正関数fi(φ)を作成する代わりに、角度φと補正係数R1、R2、・・・Rnとが対応している補正テーブルを作成してもよい。この場合、プロセッサ21は、補正テーブルに基づき補正係数を決定し、決定された補正係数を式(2)のfi(φ)の位置に代入し、可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求める。
また、可動軸J1〜J6にそれぞれ1つの補正係数が決定されており、当該補正係数が補正関数fi(φ)および補正テーブルの代わりに記憶部23に格納されていてもよい。この場合、プロセッサ21は、記憶部23に格納されている補正係数を式(2)のfi(φ)の位置に代入し、可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求める。
When the magnitude and direction of the external force F actually acting on the tool T are input via the
Instead of creating the correction function f i (φ), a correction table in which the angles φ correspond to the correction coefficients R 1 , R 2 ,..., R n may be created. In this case, the
Also, one correction coefficient is determined for each of the movable axes J1 to J6, and the correction coefficient may be stored in the
そして、プロセッサ21は、可動軸J1〜J6のうちトルク検出感度Siが優位である典型的には1つの可動軸を、動作プログラム23bに基づく所定の作業中に作業相手に追従させる可動軸として設定する。優位であるとは、例えば、可動軸J1〜J6のトルク検出感度Siのうち最も数値が大きいもの、又は2番目に数値が大きいものである。
Then, the
なお、プロセッサ21が、可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを所定の表示装置22に表示してもよく、トルク検出感度Siが優位である1つ、2つ、又は複数の可動軸を表示装置22に表示してもよい。また、プロセッサ21が、可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを表示のために他の装置に送信してもよく、トルク検出感度Siが優位である1つ、2つ、又は複数の可動軸を表示のために他の装置に送信してもよい。
Incidentally, the
トルク検出感度Siが優位である可動軸が表示される場合、操作者は、優位である可動軸のうち少なくとも1つを、動作プログラム23bに基づく所定の作業中に作業相手に追従させる可動軸として設定する。
If the movable shaft torque detection sensitivity S i is dominant is displayed, the operator, at least one of a dominant movable shaft, the movable shaft to follow the working party during predetermined work based on the
また、上位制御装置30が、制御装置20から、求められた補正係数を対応する可動軸J1〜J6の番号と共に受信し、受信した補正係数を可動軸J1〜J6の番号と共にメモリ31に格納してもよい。又は、上位制御装置30が、制御装置20から、求められた補正関数又は補正テーブルを可動軸J1〜J6の番号と共に受信し、受信した補正関数又は補正テーブルを可動軸J1〜J6の番号と共にメモリ31に格納してもよい。
Further, the higher-
この時、上位制御装置30は、好ましくは、ロボット10の機種の情報、ロボット10のサイズの情報、ロボット10の作業に関する情報、動作プログラム23bの種類の情報、サーボモータの種類の情報、およびツールTの種類の情報のうち少なくとも1つを含む適用情報も制御装置20から受信し、受信した補正係数、補正関数、又は補正テーブルを適用情報と対応付けてメモリ31に格納する。上位制御装置30は、他のロボットの制御装置から同様の情報を受信し、受信した情報をメモリ31に格納する。
At this time, the
上位制御装置30は、例えば新たに設置されたロボットの制御装置から、要求および情報を受信する。受信する情報は、新たに設置されたロボットの機種、ロボットのサイズ、動作プログラムの種類、ロボットの作業、サーボモータの種類、ツールの種類等である。
この場合、上位制御装置30は、メモリ31に格納されている適用情報のうち受信した情報に近い又は一致する適用情報を決定し、決定された適用情報に応じた補正係数、補正関数、又は補正テーブルを新たに設置されたロボットの制御装置に送信し、新たに設置されたロボットの制御装置において、受信する補正係数、補正関数、又は補正テーブルが用いられる。
The
In this case, the higher-
[実施例1]
上記実施形態は、移動するワークをロボット10によって支持する場合に使用できる。この場合、ワークは、例えばロール成形、押出し成形等によって順次成形されたワークをロボット10の先端部のツールTによって支持し、ロボット10はツールTをワークに追従させる。ロボット10は成形機およびワークに対して所定の位置に配置されており、当該位置においてワークを支持する。その時のロボット10の姿勢と、当該姿勢においてワークからツールTに加わる力の方向と、記憶部23に格納されている補正係数、補正関数、又は補正テーブルとに基づき、プロセッサ21が可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求める。
[Example 1]
The above embodiment can be used when the moving workpiece is supported by the
そして、プロセッサ21又は操作者が、可動軸J1〜J6のうちトルク検出感度Siが優位である少なくとも1つの可動軸を、動作プログラム23bに基づくワークの支持作業中にワークに追従させる可動軸として選択する。プロセッサ21は、ワークからツールTに加わる力に選択された可動軸を追従させる制御を行う。例えば、選択された可動軸のサーボモータで検出される検出電流値に基づき当該サーボモータを制御し、必要に応じて他のサーボモータも前記検出電流値に基づき制御する。
Then, the
[実施例2]
上記実施形態は、ロボット10の先端部のツールTによってワークを把持する場合、ロボットの先端部のスポット溶接ガンであるツールTによって溶接点を挟む場合等に使用できる。
例えば、スポット溶接ガンであるツールTによってワークの溶接点を挟む時に、ロボット10の各可動軸J1〜J6が完全に固定されていると、ツールTの挟む力によってワークに変形等が生じる恐れがある。このため、可動軸J1〜J6のうち少なくとも1つの可動軸をツールT側からの力に追従できる状態にする。
[Example 2]
The above embodiment can be used when a workpiece is gripped by the tool T at the tip of the
For example, when the welding point of the workpiece is sandwiched by the tool T, which is a spot welding gun, if the movable axes J1 to J6 of the
追従する可動軸の選択の際、ツールTで溶接点を挟む時のロボット10の姿勢と、当該姿勢において溶接点からツールTに加わる力の方向と、記憶部23に格納されている補正係数、補正関数、又は補正テーブルとに基づき、プロセッサ21が可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求める。そして、プロセッサ21又は操作者が、可動軸J1〜J6のうちトルク検出感度Siが優位である少なくとも1つの可動軸を、ツールT側からの力に追従する可動軸として選択する。プロセッサ21は、溶接点からツールTに加わる力に選択された可動軸を追従させる制御を行う。例えば、選択された可動軸のサーボモータで検出される検出電流値に基づき当該サーボモータを制御し、必要に応じて他のサーボモータも前記検出電流値に基づき制御する。
When selecting the movable axis to be followed, the posture of the
なお、前述のようにプロセッサ21が可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求めた後、プロセッサ21がトルク検出感度Siが優位である少なくとも1つの可動軸のトルク(モータ電流値)を監視し、溶接点、ワーク等とツールTとの接触により監視トルクが所定値を超えると、サーボモータ11a〜16aの制御によって監視トルクが所定値以下となる方向にロボット10のアーム10aの位置および姿勢を制御することも可能である。
Incidentally, after the
なお、上記実施形態では、式(1)および式(2)において、各可動軸J1〜J6の回転軸方向と外力Fの方向との関係を示す数式要素としてPi×F(外積)、cosφ等を用いているが、各可動軸J1〜J6の回転軸方向と外力Fの方向とが成す角度が大きくなる程小さくなる1次関数、2次関数等の数式要素を用いることも可能である。 In the above embodiment, in equations (1) and (2), P i × F (outer product) and cos φ are used as mathematical elements indicating the relationship between the direction of the rotation axis of each movable axis J1 to J6 and the direction of the external force F. However, it is also possible to use mathematical elements such as a linear function, a quadratic function, etc., which become smaller as the angle formed between the direction of the external force F and the rotation axis direction of each of the movable shafts J1 to J6 becomes larger. .
上記実施形態では、大きさおよび方向がわかっているサンプル外力Fに基づいて補正係数又は補正関数が求められる。また、各可動軸J1〜J6の回転軸方向と外力Fの方向との関係を示す数式要素に加え、補正係数又は補正関数を用いて、各可動軸J1〜J6のトルク検出感度が算出される。このため、複数の可動軸J1〜J6のうちアーム10aに加わる外力Fを感度よく検出できる可動軸の正確な選択が可能となる。
In the above embodiment, the correction coefficient or the correction function is obtained based on the sample external force F whose magnitude and direction are known. In addition, the torque detection sensitivity of each of the movable axes J1 to J6 is calculated using a correction coefficient or a correction function in addition to a mathematical element indicating the relationship between the rotation axis direction of each of the movable axes J1 to J6 and the direction of the external force F. . Therefore, it is possible to accurately select a movable shaft that can detect the external force F applied to the
また、上記実施形態では、各可動軸J1〜J6と外力Fの作用点との距離riと、各可動軸J1〜J6の回転軸方向と外力Fの方向との関係を示す数式要素と、補正係数又は補正関数とを少なくとも用いて、各可動軸J1〜J6におけるトルク検出感度が演算される。
当該構成では、各可動軸J1〜J6と外力Fの作用点との距離riも用いて、各可動軸J1〜J6のトルク検出感度が算出される。このため、複数の可動軸J1〜J6のうちアーム10aに加わる外力Fを感度よく検出できる可動軸J1〜J6の正確な判断が可能となる。
In the above embodiment, the formula element indicating the distance r i between the point of action of the movable axes J1 to J6 and the external force F, the relationship between the direction of the rotation axis and the external force F of the movable axes J1 to J6, The torque detection sensitivity in each of the movable axes J1 to J6 is calculated using at least the correction coefficient or the correction function.
In this configuration, also used the distance r i between the point of action of the movable axes J1~J6 and the external force F, the torque detection sensitivity of the movable shaft J1~J6 is calculated. Therefore, it is possible to accurately determine the movable axes J1 to J6 which can detect the external force F applied to the
また、上記実施形態では、複数の可動軸J1〜J6のうちトルク検出感度が優位である少なくとも1つが外力Fに追従する可動軸として決定される。
当該構成では、前述のように正確に算出されたトルク検出感度を用いて、複数の可動軸J1〜J6のうち優位である少なくとも1つが外力Fに追従する可動軸として決定される。これは、ワークの動き、ツールの動作によって生ずる力等にロボット10を追従させる制御を正確に行う上で有利である。
In the above-described embodiment, at least one of the plurality of movable axes J1 to J6 having superior torque detection sensitivity is determined as the movable axis that follows the external force F.
In this configuration, at least one of the plurality of movable axes J1 to J6 that is superior is determined as the movable axis that follows the external force F using the torque detection sensitivity accurately calculated as described above. This is advantageous in accurately controlling the
なお、プロセッサ21が、記憶部23に格納されている外力位置取得プログラム(外力位置取得手段)23fに基づき、アーム10aにおいて外力が加わる位置の検出又は推定を行うことも可能である。この場合、プロセッサ21が前述のように可動軸J1〜J6の各々のトルク検出感度Siを求めた後、トルク検出感度Siが優位である少なくとも1つの可動軸の検出トルク(モータ電流値)を用いて、アーム10aにおいて外力が加わる位置の検出又は推定を行う。プロセッサ21は各サーボモータ11a,12a,13a,14a,15a,16aの作動位置検出装置に基づきアーム10aの位置および姿勢を認識している。一例では、認識しているアーム10aの位置および姿勢と、トルク検出感度Siが優位である可動軸の検出トルク(モータ電流値)とを用いて、プロセッサ21がアーム10aにおいて外力が加わる位置の検出又は推定を行う。その他、トルク検出感度Siが優位である可動軸の検出トルク(モータ電流値)と公知の方法とを用いて外力が加わる位置の検出又は推定を行うことも可能である。
Note that the
10 ロボット
10a アーム
11〜16 アーム部材
11a〜16a サーボモータ
11b〜16b 減速機
20 制御装置
21 プロセッサ
22 表示装置
23 記憶部
23a システムプログラム
23b 動作プログラム
23c 補正係数取得プログラム
23d 感度演算プログラム(トルク感度演算手段)
23e 軸決定プログラム(軸決定手段)
23f 外力位置取得プログラム(外力位置取得手段)
24 入力装置
25 送受信部
26 サーボ制御器
30 上位制御装置
31 メモリ
J1〜J6 可動軸
B ベース
T ツール
D 力センサ
23e Axis determination program (axis determination means)
23f External force position acquisition program (External force position acquisition means)
24
Claims (4)
前記アームの先端部にサンプル外力を加えた時の前記各可動軸周りのトルク又はモータ電流値の検出値に基づいて求められた補正係数又は補正関数が格納されている記憶部と、
前記アームの前記先端部に加わる外力の方向に応じて変化する前記各可動軸におけるトルク検出感度を、前記各可動軸の回転軸方向と前記外力の方向との関係を示す数式要素と、前記補正係数又は前記補正関数とに少なくとも基づき演算するトルク感度演算手段と、を備え、
前記トルク検出感度は、前記各可動軸におけるモータの電流検出値又はトルクセンサの検出値の前記外力に対する感度を示すものである、多関節ロボットの制御装置。 A control device for an articulated robot in which a plurality of arm members constituting a robot arm move around a plurality of movable axes,
A storage unit that stores a correction coefficient or a correction function obtained based on a torque around each movable axis or a detected value of a motor current value when a sample external force is applied to the tip of the arm,
The torque detection sensitivity of each of the movable shafts, which varies in accordance with the direction of the external force applied to the distal end of the arm, is defined by a mathematical element indicating the relationship between the rotation axis direction of each of the movable shafts and the direction of the external force; And a torque sensitivity calculating means for calculating based on at least the coefficient or the correction function,
The control device for an articulated robot, wherein the torque detection sensitivity indicates a sensitivity of the detected current value of the motor or the detected value of the torque sensor in each of the movable shafts to the external force.
前記外力位置取得手段は、前記複数の可動軸のうち前記トルク検出感度が優位である少なくとも1つの前記可動軸周りのトルク又はモータ電流値の検出値を、前記検出又は前記推定に用いる、請求項1〜3の何れかに記載の多関節ロボットの制御装置。 The apparatus further includes an external force position acquisition unit that detects or estimates a position where the external force is applied to the arm,
The said external force position acquisition means uses the detected value of the torque or the motor current value around at least one of the plurality of movable shafts around which the torque detection sensitivity is superior, for the detection or the estimation. The control device for an articulated robot according to any one of claims 1 to 3.
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