JP2022128680A - Method for adjusting operation parameter and robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、動作パラメーターを調整する方法、及び、ロボットシステムに関する。 The present disclosure relates to methods for adjusting operating parameters and robotic systems.
特許文献1には、ロボットの動作パラメーターを最適化することにより、ロボットの性能指標値の1つである「ぶれ」を自動で調整するロボットのぶれ自動調整装置が記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 describes an automatic blur adjustment device for a robot that automatically adjusts "shake", which is one of the performance index values of the robot, by optimizing the operating parameters of the robot.
ロボットの個々の動作パラメーターは、性能指標値に対する影響度が異なる。しかし、従来技術では、そのような影響度を考慮した最適化が行われていないため、十分に良好な性能指標値が得られるように動作パラメーターを調整できない場合があるという問題があった。 Individual operating parameters of the robot have different effects on performance index values. However, in the prior art, since optimization is not performed with consideration given to such influences, there is a problem that it may not be possible to adjust operating parameters so as to obtain sufficiently good performance index values.
本開示の第1の形態によれば、ロボットと、前記ロボットの性能指標値を求めるため使用されるセンサーと、を有するロボットシステムに関する複数の動作パラメーターを調整する方法が提供される。この方法は、(a)前記複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いて前記ロボットに動作を実行させ、前記動作中における前記センサーの計測結果を用いて前記性能指標値を求める工程と、(b)前記工程(a)で得られた性能指標値を用いて、前記複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第1回帰モデルを構築する工程と、(c)前記第1回帰モデルを用いて、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度を求める工程と、(d)前記影響度に応じて前記複数の動作パラメーターの中から1つ以上の調整対象パラメーターを選択する工程と、(e)前記工程(a)で得られた前記性能指標値を用いて、前記調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第2回帰モデルを構築する工程と、(f)前記第2回帰モデルを用いて、前記性能指標値が良化するように前記調整対象パラメーターを調整する工程と、を含む。 SUMMARY According to a first aspect of the present disclosure, a method is provided for adjusting multiple operational parameters for a robotic system having a robot and sensors used to determine performance indicators of the robot. This method includes (a) causing the robot to perform an action using a plurality of operating conditions obtained by combining candidate values for the plurality of operating parameters, and calculating the performance index value using the measurement result of the sensor during the action. and (b) using the performance index values obtained in step (a), constructing a first regression model having the parameter values of the plurality of operating parameters as inputs and the performance index values as outputs. (c) using the first regression model to determine the degree of influence of each operating parameter on the performance index value; and (d) selecting one or more of the plurality of operating parameters according to the degree of influence. and (e) using the performance index value obtained in the step (a), a second step of inputting the parameter value of the adjustment target parameter and outputting the performance index value and (f) using the second regression model to adjust the parameter to be adjusted such that the performance index value is improved.
本開示の第2の形態によれば、ロボットと、前記ロボットの性能指標値を求めるため使用されるセンサーと、前記ロボットを制御する制御部と、を備えるロボットシステムが提供される。前記制御部は、(a)前記複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いて前記ロボットに動作を実行させ、前記動作中における前記センサーの計測結果を用いて前記性能指標値を求める処理と、(b)前記処理(a)で得られた性能指標値を用いて、前記複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第1回帰モデルを構築する処理と、(c)前記第1回帰モデルを用いて、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度を求める処理と、(d)前記影響度に応じて前記複数の動作パラメーターの中から1つ以上の調整対象パラメーターを選択する処理と、(e)前記処理(a)で得られた前記性能指標値を用いて、前記調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第2回帰モデルを構築する処理と、(f)前記第2回帰モデルを用いて、前記性能指標値が良化するように前記調整対象パラメーターを調整する処理と、を実行する。 According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a robot system that includes a robot, sensors used to obtain a performance index value of the robot, and a controller that controls the robot. (a) causing the robot to perform an action using a plurality of operating conditions obtained by combining candidate values for the plurality of operating parameters; and (b) constructing a first regression model having the parameter values of the plurality of operating parameters as inputs and the performance index values as outputs, using the performance index values obtained in the process (a). (c) using the first regression model to determine the degree of influence of each operating parameter on the performance index value; (d) selecting one of the plurality of operating parameters according to the degree of influence; and (e) using the performance index value obtained in the processing (a), the parameter value of the adjustment target parameter is input and the performance index value is output. A process of constructing a two-regression model; and (f) a process of adjusting the parameter to be adjusted such that the performance index value is improved using the second regression model.
A.第1実施形態
図1は、第1実施形態におけるロボットシステムの一例を示す説明図である。このロボットシステムは、ロボット100と、ロボット100を制御する制御装置200と、情報処理装置300と、を備える。ロボット100は、架台500上に設置されている。情報処理装置300は、例えばパーソナルコンピューターである。
A. 1. First Embodiment FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a robot system according to a first embodiment. This robot system includes a
ロボット100は、基台110と、ロボットアーム120と、を備えている。ロボットアーム120の先端部には、エンドエフェクター150が装着されている。また、ロボットアーム120の手先には、振動センサー410が設置されている。本開示において、「ロボットアーム120の手先」とは、ロボットアーム120の先端からエンドエフェクター150までの部分を意味する。なお、ロボットアーム120の手先以外の位置に振動センサー410を設置してもよい。例えば、架台500の振動がロボットシステムの性能指標値となる場合には、架台500に振動センサーを設置してもよい。
The
ロボットアーム120は、4つの関節J1~J4で順次接続されている。「関節(joint)」を「軸(axis)」とも呼ぶ。ロボットアーム120の先端部の近傍には、ロボット100の制御点としてのTCP(Tool Center Point)が設定されている。「制御点」とは、ロボットアーム120を制御する基準となる点である。TCPは、任意の位置に設定することが可能である。ロボット100の制御は、このTCPの位置と姿勢を制御することを意味する。本実施形態では、ロボットアーム120が4つの関節J1~J4を有する4軸ロボットを例示しているが、1個以上の関節を有する任意のアーム機構を有するロボットを用いることが可能である。また、本実施形態のロボット100は、水平多関節ロボットであるが、垂直多関節ロボットを使用してもよい。
The
振動センサー410は、ロボット100の振動を検出可能なセンサーである。一般に、振動は、位置と速度と加速度のいずれかの時系列的な変化を測定することによって検出することができる。振動センサー410としては、例えば、位置センサーや、ジャイロセンサー、加速度センサー、慣性計測装置(Inertial Measurement Unit)などを使用することができる。
図2は、情報処理装置300の機能を示すブロック図である。情報処理装置300は、プロセッサー310と、メモリー320と、インターフェイス回路330と、インターフェイス回路330に接続された入力デバイス340及び表示部350と、を有している。インターフェイス回路330には、更に、制御装置200が接続されている。ロボット100のセンサー類400の計測結果は、制御装置200を介して情報処理装置300に供給される。
FIG. 2 is a block diagram showing functions of the
センサー類400は、図1で説明した振動センサー410の他に、ロボット100の各関節に設けられたモーターの電流を測定する電流センサー420と、各関節の動作位置を検出する位置センサー430を含んでいる。位置センサー430は、例えばエンコーダーである。これらのセンサー類400の少なくとも一部は、後述する動作パラメーターの最適化処理に使用される性能指標値を求める際に利用される。但し、これらのセンサー類400の一部は省略可能である。センサー類400は、本開示の「センサー」に相当する。
The
プロセッサー310は、センサー類400の計測結果から性能指標値を算出する性能指標値算出部312と、回帰モデルを構築する回帰モデル構築部314と、調整対象パラメーターを選定するパラメーター選定部316と、調整対象パラメーターに関する調整を実行するパラメーター調整部318の機能をそれぞれ実行する。これらの各部312,314,316,318は、メモリー320に格納されたコンピュータープログラムをプロセッサー310が実行することによって実現される。但し、これらの各部312,314,316,318の一部又は全部をハードウェア回路で実現してもよい。プロセッサー310は、本開示の「制御部」に相当する。
The
メモリー320には、以下のような各種のデータやファイルが格納されている。
(1)パラメーターファイルPF
パラメーターファイルPFは、ロボットシステムに関する複数の動作パラメーターの初期値を含んでいる。また、動作パラメーターの調整が終了すると、調整後の最適化された動作パラメーターが格納される。
(2)動作プログラムRP
動作プログラムRPは、ロボット100を動作させる複数の命令で構成されている。複数の動作条件を用いて性能指標値を求める処理は、この動作プログラムRPを用いてロボット100を動作させることによって実行される。
(3)動作ログファイルML
動作ログファイルMLは、性能指標値算出部312が性能指標値を求める処理を実行する際に用いられた動作条件や性能指標値を記録したファイルである。
(4)第1回帰モデルRM1
第1回帰モデルRM1は、パラメーター選定部316が、動作パラメーターに対する性能指標値の影響度を算出する際に用いられる回帰モデルである。第1回帰モデルRM1は、複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし、性能指標値を出力とする。第1回帰モデルRM1としては、例えば、線形回帰や二次回帰を使用することも可能であるが、Random Forest(ランダムフォレスト)やXGBoost等の決定木系アルゴリズムを用いる機械学習モデルを用いることが好ましい。決定木系アルゴリズムを用いる機械学習モデルでは、どの変数が結果に影響するかの程度を示す重要度が算出されるので、その重要度を動作パラメーターの「影響度」として使用することができる。
(5)第2回帰モデルRM2
第2回帰モデルRM2は、パラメーター調整部318が、調整対象パラメーターに対する調整を実行する際に用いられる。第2回帰モデルRM2は、調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし、性能指標値を出力とする回帰モデルである。第2回帰モデルRM2としては、例えば、線形回帰や二次回帰を使用することが可能であり、また、ガウス過程回帰やニューラルネットワーク、ランダムフォレスト等の機械学習モデルを使用することも可能である。
The
(1) Parameter file PF
The parameter file PF contains initial values for a plurality of operating parameters for the robot system. Further, when the adjustment of the operating parameters is completed, the optimized operating parameters after adjustment are stored.
(2) Operation program RP
The operation program RP is composed of a plurality of instructions for operating the
(3) Operation log file ML
The operation log file ML is a file in which operation conditions and performance index values used when the performance index
(4) First regression model RM1
The first regression model RM1 is a regression model used when the
(5) Second regression model RM2
The second regression model RM2 is used by the
ロボットシステムの動作パラメーターとしては、例えば以下のようなロボット100の動作パラメーターを使用可能である。
(1)最大加速度(Max Acceleration)
最大加速度とは、ロボット100の各軸について、当該軸よりも先端側にある部分の当該軸に対する慣性モーメントが最大の状態にあるとき、すなわち、ロボットアーム120を伸ばしたときに、当該軸に設定される加速度の最大値である。
(2)最大減速度(Max Deceleration)
最大減速度とは、ロボット100の各軸について、当該軸よりも先端側にある部分の当該軸に対する慣性モーメントが最大の状態にあるときに、当該軸に設定される減速度の最大値である。
(3)限界加速度(Acceleration Limit)
限界加速度とは、ロボット100の各軸について、当該軸よりも先端側にある部分の当該軸に対する慣性モーメントが最小の状態にあるとき、すなわち、ロボットアーム120を畳んだときに、当該軸に設定される加速度の最大値である。
(4)限界減速度(Deceleration Limit)
限界減速度とは、ロボット100の各軸について、当該軸よりも先端側にある部分の当該軸に対する慣性モーメントが最小の状態にあるときに、当該軸に設定される減速度の最大値である。
(5)重量補正係数
重量補正係数とは、各軸の動作における加速度を、ロボット100が保持する負荷重量に応じて調整するための係数である。
なお、本実施形態で調整対象とする動作パラメーターとしては、これら以外の任意の動作パラメーターを使用可能である。
As the operation parameters of the robot system, for example, the following operation parameters of the
(1) Max Acceleration
The maximum acceleration is set for each axis of the
(2) Max Deceleration
The maximum deceleration is the maximum value of deceleration set for each axis of the
(3) Acceleration Limit
The limit acceleration is set for each axis of the
(4) Deceleration Limit
The critical deceleration is the maximum value of deceleration set for each axis of the
(5) Weight Correction Coefficient Weight correction coefficient is a coefficient for adjusting the acceleration in the motion of each axis according to the load weight held by the
Note that any operation parameter other than these can be used as the operation parameter to be adjusted in this embodiment.
ロボットの性能指標値としては、例えば以下のような指標を使用可能である。
(1)作業のタクトタイム
作業のタクトタイムは、ロボット100が1つのワークに関する作業に要する時間である。ロボット100を用いた作業では、タクトタイムはサイクルタイムと同じ場合が多い。
(2)ロボットシステムの特定部位の振動
ロボットシステムの特定部位の振動としては、例えば、ロボット100の振動や、架台500の振動などを性能指標値として使用可能である。ロボット100の振動は、振動センサー410の計測結果から得られる。ロボット100の振動としては、例えば、目標位置に到達する際の位置のオーバーシュート量や、目標位置に到達する際の加速度の変化量などを使用することができる。オーバーシュート量を求める際には、位置センサー430で計測された各関節の動作位置も使用される。架台500の振動を性能指標値として使用する場合には、架台500に振動センサーが設置される。
(3)ロボットシステムの特定部品の寿命予測値
ロボットシステムの特定部品の寿命としては、例えば、各軸に設けられた減速機の寿命を用いることができる。例えば、以下の式では、波動歯車減速機を使用することを想定しており、そのボールベアリングの寿命を減速機寿命Lとして算出する。
(4)各軸のモーターの過負荷率
モーターの過負荷率は、電流センサー420で計測されるモーターの電流値から算出できる。
(5)各軸のモーターのピークトルク
モーターのピークトルクも、電流センサー420で計測されるモーターの電流値から算出できる。
As the performance index value of the robot, for example, the following indexes can be used.
(1) Work tact time The work tact time is the time required for the
(2) Vibration of Specific Parts of Robot System As vibrations of specific parts of the robot system, for example, vibration of the
(3) Life expectancy value of specific part of robot system As the life of the specific part of the robot system, for example, the life of the speed reducer provided for each axis can be used. For example, in the following formula, it is assumed that a strain wave gear reducer is used, and the service life of the ball bearing is calculated as the service life L of the speed reducer.
(4) Motor Overload Rate of Each Axis The motor overload rate can be calculated from the current value of the motor measured by the
(5) Peak Torque of Motor for Each Axis The peak torque of the motor can also be calculated from the current value of the motor measured by the
ロボット100の動作パラメーターの調整を行う際には、上述したような複数の性能指標値のうちの1つ以上の性能指標値を用いることができる。複数の性能指標値を用いる場合の最適化処理には、以下の2つの方法のいずれかを採用することが可能である。
<目的関数と制約条件とを用いる最適化処理>
この最適化処理では、複数の性能指標値のうちの1つを目的関数とし、他方を制約条件として設定する。制約条件は、性能指標値が許容範囲に入ることを要求する条件である。例えば、タクトタイムを目的関数とし、オーバーシュート量と減速機寿命とを制約条件とした場合には、動作パラメーターは、オーバーシュート量と減速機寿命がそれぞれの許容範囲に収まるような制約条件下で、タクトタイムが最も良好な値、すなわち最も小さな値となるように調整される。本実施形態では、この最適化処理を用いた場合を説明する。
<複数の性能指標値を含む目的関数を用いる最適化処理>
この最適化処理では、複数の性能指標値に重みを付して加算することによって、単一の目的関数を設定する。例えば、タクトタイムE1と、オーバーシュート量E2と、減速機寿命E3とを性能指標値として用いる場合に、目的関数Etは次式で表すことができる。
Et=k1・E1+k2・E2+k3/E3 …(1)
ここで、k1~k3は正の係数である。
このとき、動作パラメーターは、総合性能指標値である目的関数Etが最も良好な値、すなわち最も小さな値となるように調整される。
When adjusting the operating parameters of the
<Optimization Processing Using Objective Function and Constraints>
In this optimization process, one of a plurality of performance index values is set as an objective function and the other is set as a constraint condition. Constraints are conditions that require performance index values to fall within an acceptable range. For example, if the tact time is the objective function and the amount of overshoot and the life of the reducer are set as constraints, the operating parameters are set to , is adjusted so that the takt time is the best value, that is, the smallest value. In this embodiment, the case of using this optimization process will be described.
<Optimization processing using objective function including multiple performance index values>
In this optimization process, a single objective function is set by weighting and adding a plurality of performance index values. For example, when the tact time E1, the overshoot amount E2, and the reduction gear life E3 are used as performance index values, the objective function Et can be expressed by the following equation.
Et=k1*E1+k2*E2+k3/E3 (1)
where k1 to k3 are positive coefficients.
At this time, the operating parameters are adjusted so that the objective function Et, which is the comprehensive performance index value, has the best value, that is, the smallest value.
図3は、動作パラメーターの調整手順を示すフローチャートである。この処理は、情報処理装置300のプロセッサー310によって実行される。
FIG. 3 is a flow chart showing the procedure for adjusting operating parameters. This processing is executed by the
ステップS10では、性能指標値算出部312が、複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いてロボット100に動作を実行させ、その動作中におけるセンサー類400の計測結果を用いて性能指標値を求める処理を実行する。この処理では、動作パラメーターの調整を行うための調整用動作が使用される。
In step S10, the performance index
図4は、調整用動作の例を示す説明図である。図4の横軸は時間変化を示し、縦軸はロボット100の位置の変化を簡略化して示している。ここでは、時刻t0から時刻t7までの期間内に、最初の教示点P1から教示点P4までの複数の教示点を順次辿り、最後に最初の教示点P1の位置に戻る軌跡が描かれている。時刻t7で最初の教示点P1の位置に戻った後に、時刻t8までは次の作業のための待機状態となる。このとき、時刻t0から時刻t8までの時間は、タクトタイム又はサイクルタイムに相当する。このような調整用動作の動作命令は、動作プログラムRPとして作成されて、メモリー350に格納されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of the adjustment operation. The horizontal axis of FIG. 4 indicates time change, and the vertical axis indicates simplified position change of the
図5は、ステップS10の詳細手順を示すフローチャートである。ステップS110では、性能指標値算出部312が、メモリー320のパラメーターファイルPFから動作パラメーターの初期値を読み出して、動作パラメーターの候補値として設定する。
FIG. 5 is a flow chart showing the detailed procedure of step S10. In step S110, the performance
ステップS120では、性能指標値算出部312が、動作パラメーターの候補値を用いてロボット100に動作を実行させる。ステップS130では、性能指標値算出部312が、動作中のセンサー類400の計測結果から、性能指標値を求める。本実施形態では、性能指標値として、作業のタクトタイムと、ロボット100の振動のオーバーシュート量と、各軸の減速機寿命とが使用される。
In step S120, the performance index
ステップS140では、性能指標値算出部312が、最適化アルゴリズムを用いて動作パラメーターの最適化処理を実行することによって、動作パラメーターの候補値を更新する。本実施形態では、タクトタイムを目的関数とし、振動のオーバーシュート量と各軸の減速機寿命を制約条件とする最適化を実行する。すなわち、ロボット100の動作により発生する振動のオーバーシュート量が予め定められた振動閾値以下に収まり、かつ、各軸の減速機寿命が予め定められた寿命閾値以上になるという制約条件の下で、作業のタクトタイムが可能な限り短くなるように動作パラメーターの候補値が探索されて更新される。最適化アルゴリズムとしては、ランダムサーチ、CMA-ES(Covariance Matrix Adaptation Evolution Strategy)、ネルダーミード法(Nelder-Mead method)、ベイズ最適化等の種々のアルゴリズムを使用可能である。また、最適化の処理時間が過大にならないようにするために、グリッドサーチ以外の最適化アルゴリズムを用いることが好ましい。
In step S140, the performance index
ステップS150では、性能指標値算出部312が、最適化処理が収束したか否かを判定する。収束していなければステップS120に戻り、収束するまでステップS120~S150の処理が繰り返される。
In step S150, the performance index
図5に示した処理は、複数の動作条件においてロボットを動作させるとともに、その動作中におけるセンサーの計測結果を用いて性能指標値を求める処理である。上述したように、この処理では、グリッドサーチ以外の最適化アルゴリズムを用い、性能指標値を目的関数として複数の動作パラメーターの候補値を最適化することが好ましい。但し、このような最適化を行った場合にも、目的関数が必ずしも最適な値になっているとは限らない。この理由は、例えば、最適化処理において局所最適解に陥り、大域的最適解が得られない場合があるからである。そこで、後述するステップS70の処理において、影響度の高い調整対象パラメーターについて更に調整を行うことによって、ステップS10における最適化アルゴリズムを用いた最適化処理が不十分な場合にも、十分に良好な性能指標値が得られるように動作パラメーター値を調整できる。但し、ステップS10の処理を、最適化アルゴリズムを用いないで実行するようにしてもよい。この場合には、複数の動作条件で使用する動作パラメーターの候補値の組み合わせを、ユーザーが予め設定するようにしてもよい。この場合にも、性能指標値が最も良好となるような動作パラメーターの候補値を探索することが好ましい。 The process shown in FIG. 5 is a process of operating the robot under a plurality of operating conditions and obtaining a performance index value using the sensor measurement results during the operation. As described above, in this process, it is preferable to use an optimization algorithm other than the grid search to optimize the candidate values of the plurality of operating parameters using the performance index value as the objective function. However, even when such optimization is performed, the objective function does not always have the optimum value. This is because, for example, the optimization process may fall into a local optimum and a global optimum may not be obtained. Therefore, in the process of step S70, which will be described later, by further adjusting the adjustment target parameter with a high degree of influence, even if the optimization process using the optimization algorithm in step S10 is insufficient, sufficiently good performance can be obtained. Operational parameter values can be adjusted to provide index values. However, the process of step S10 may be executed without using the optimization algorithm. In this case, the user may preset a combination of candidate values of the operating parameters to be used under a plurality of operating conditions. In this case as well, it is preferable to search for candidate values of operating parameters that give the best performance index value.
図3のステップS20では、性能指標値算出部312が、ステップS10で取得されたデータの中から異常データを削除する。異常データであることは、例えば、ロボット100の制御装置200からの異常通知の有無に応じて判定することが可能である。或いは、複数のデータについてマハラノビス距離を算出し、マハラノビス距離の大きなデータを異常データと判定するようにしてもよい。なお、ステップS20の処理は省略してもよい。
In step S20 of FIG. 3, the performance
図3のステップS30では、ステップS10,S20で得られたデータを用いて、回帰モデル構築部314が、第1回帰モデルRM1を構築する。第1回帰モデルRM1は、複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし、性能指標値を出力とする回帰モデルである。本実施形態では、第1回帰モデルRM1として、決定木系アルゴリズムを用いる機械学習モデルを使用する。
In step S30 of FIG. 3, the regression
図6は、第1回帰モデルRM1の一例を示す説明図である。この第1回帰モデルRM1では、3つの軸J1~J3に関する最大加速度(Max Acceleration),最大減速度(Max Deceleration),限界加速度(Acceleration Limit),限界減速度(Deceleration Limit)の合計12個の動作パラメーターを入力とし、タクトタイムと、オーバーシュート量と、軸J1~J3の減速機寿命とを出力とするランダムフォレストである。なお、複数の出力を有する1つの回帰モデルを構築する代わりに、1つの出力のみを有する回帰モデルを複数個構築するようにしてもよい。第1回帰モデルRM1としてランダムフォレストのような機械学習モデルを用いる場合には、ステップS30において、その機械学習モデルの学習が実行される。この学習では、ステップS10,S20によって得られたデータが教師データとして使用される。この説明からも理解できるように、本開示において、「回帰モデルを構築する」という意味は、その回帰モデルを用いて回帰を実行できる状態にすることを意味する。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of the first regression model RM1. In this first regression model RM1, a total of 12 operations of maximum acceleration (Max Acceleration), maximum deceleration (Max Deceleration), limit acceleration (Acceleration Limit), and limit deceleration (Deceleration Limit) for three axes J1 to J3 It is a random forest that takes parameters as input and outputs takt time, overshoot amount, and speed reducer life of axes J1 to J3. Instead of building one regression model with multiple outputs, multiple regression models with only one output may be built. When using a machine learning model such as a random forest as the first regression model RM1, learning of the machine learning model is executed in step S30. In this learning, the data obtained in steps S10 and S20 are used as teacher data. As can be understood from this explanation, in the present disclosure, the meaning of "constructing a regression model" means making a state in which regression can be executed using the regression model.
図3のステップS40では、パラメーター選定部316が、第1回帰モデルRM1を用いて、性能指標値に対する動作パラメーターの影響度を算出する。本実施形態では、第1回帰モデルRM1として、決定木系アルゴリズムを用いた機械学習モデルを使用しているので、第1回帰モデルRM1により演算される重要度(Importance)を、性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度として使用することが可能である。この重要度は、変数重要度(Variable Importance)とも呼ばれている。
In step S40 of FIG. 3, the
決定木系アルゴリズムの重要度を用いる代わりに、次式に従って動作パラメーターの影響度を算出するようにしても良い。
[影響度]=[性能指標値の変化]/[パラメーター値の変化] …(2)
この(2)式を用いた影響度は、決定木系アルゴリズムを利用しない第1回帰モデルRM1を用いる場合に適用することが可能である。なお、上記(2)式の右辺は、絶対値を取ることが好ましい。また、性能指標値の変化は、ステップS10の最適化処理で得られた動作パラメーターの最適値からパラメーター値を変化させた場合の性能指標値の変化として求めることが好ましい。
Instead of using the importance of the decision tree algorithm, the influence of the operation parameter may be calculated according to the following equation.
[Influence]=[Change in performance index value]/[Change in parameter value] (2)
The degree of influence using this formula (2) can be applied when using the first regression model RM1 that does not use the decision tree algorithm. In addition, it is preferable that the right side of the above equation (2) takes an absolute value. Moreover, it is preferable that the change in the performance index value is obtained as the change in the performance index value when the parameter value is changed from the optimum value of the operation parameter obtained in the optimization process of step S10.
図7は、タクトタイムに対する動作パラメーターの影響度を示すグラフである。図の横軸は、ランダムフォレストとして構築された第1回帰モデルRM1で算出された重要度である。この例では、軸J1の最大加速度(Max Acceleration J1)の影響度が最も大きく、軸J1の最大減速度(Max Deceleration J1)の影響度が2番目であり、軸J3の限界減速度(Deceleration Limit J3)の影響度が3番目であることが分かる。以下に説明するように、性能指標値に対する影響度が高い動作パラメーターについては、ステップS10で得られていた最適値からパラメーター値を変化させた場合に、更に性能指標値を良化させることが期待できる。 FIG. 7 is a graph showing the degree of influence of operating parameters on takt time. The horizontal axis of the figure is the importance calculated by the first regression model RM1 constructed as a random forest. In this example, the maximum acceleration (Max Acceleration J1) of axis J1 has the greatest influence, the maximum deceleration (Max Deceleration J1) of axis J1 has the second greatest influence, and the deceleration limit of axis J3 (Deceleration Limit It can be seen that J3) has the third highest degree of influence. As described below, for operating parameters that have a high degree of influence on the performance index value, it is expected that the performance index value will be further improved when the parameter value is changed from the optimum value obtained in step S10. can.
図8は、動作パラメーターを変化させたときのタクトタイムの変化の一例を示すグラフである。ここでは、動作パラメーターとして、図7に示す重要度、すなわち、影響度が最も大きな3つの動作パラメーターについて、ステップS10で得られていた最適値からパラメーター値を変化させた条件でロボット100を動作させた結果を示している。この例からも分かるように、ステップS10で得られていた動作パラメーターの最適値は、更に最適化する余地があることが多い。そこで、以下で説明するように、性能指標値であるタクトタイムに対する影響度が大きな一部の動作パラメーターを調整対象パラメーターとして選択し、その再調整を行うことによって、性能指標値を更に良化させることができる。
FIG. 8 is a graph showing an example of changes in tact time when operating parameters are changed. Here, as operation parameters, the
図3のステップS50では、パラメーター選定部316が、図7に示したような各動作パラメーターの影響度を表示部350に表示する。この表示を見たユーザーが、影響度の高い1つ以上の動作パラメーターを調整対象パラメーターとして選択して選択指示を行うと、パラメーター選定部316がその選択指示を受け付ける。この処理によれば、ユーザーが、影響度の高い動作パラメーターを調整対象パラメーターとして選択できる。調整対象パラメーターの数は、ステップS10で使用された動作パラメーターの数よりも少なくなるように選択が実行される。
In step S50 of FIG. 3, the
ステップS60では、回帰モデル構築部314が、調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし、性能指標値を出力とする第2回帰モデルRM2を構築する。第2回帰モデルRM2を構築するためのデータとしては、ステップS10で得られていたデータを再度利用することができる。ステップS10で得られたデータが不足する場合には、データを補充するためにロボット100を動作させてもよい。
In step S60, the regression
図9は、第2回帰モデルRM2の一例を示す説明図である。この例では、ステップS50において、軸J1の最大加速度と、軸J1の最大減速度と、軸J3の限界減速度とが調整対象パラメーターとして選択され、これらの3つの動作パラメーターが第2回帰モデルRM2の入力となっている。第2回帰モデルRM2の出力は、図6に示した第1回帰モデルRM1と同様に、タクトタイムと、オーバーシュート量と、軸J1~J3の減速機寿命である。或いは、第1回帰モデルRM1と同様に、1つの出力のみを有する回帰モデルを複数個構築するようにしてもよい。第2回帰モデルRM2としては、線形回帰や二次回帰を使用することが可能であり、また、ガウス過程回帰やニューラルネットワーク、ランダムフォレスト等の機械学習モデルを使用することも可能である。第2回帰モデルRM2は、第1回帰モデルRM1に比べて入力の数が少ないので、より精度良く回帰を行うことが可能である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of the second regression model RM2. In this example, in step S50, the maximum acceleration of axis J1, the maximum deceleration of axis J1, and the limit deceleration of axis J3 are selected as parameters to be adjusted, and these three operating parameters are used in the second regression model RM2. is the input of The outputs of the second regression model RM2 are the tact time, the amount of overshoot, and the reduction gear life of the axes J1 to J3, similarly to the first regression model RM1 shown in FIG. Alternatively, as with the first regression model RM1, a plurality of regression models having only one output may be constructed. Linear regression and quadratic regression can be used as the second regression model RM2, and machine learning models such as Gaussian process regression, neural networks, and random forests can also be used. Since the second regression model RM2 has fewer inputs than the first regression model RM1, it is possible to perform regression with higher accuracy.
図3のステップS70,S80では、パラメーター調整部318が、第2回帰モデルRM2を用いて、調整対象パラメーターの調整を実行する。この調整は、目的関数である性能指標値が良化するように行われる。本実施形態では、タクトタイムを目的関数とし、オーバーシュート量と、軸J1~J3の減速機寿命を制約条件としているので、この制約条件を満たした中でタクトタイムが最小となるように、調整対象パラメーターのパラメーター値が探索される。この探索には、例えばグリッドサーチを利用することができる。
In steps S70 and S80 of FIG. 3, the
図10は、ステップS70,S80の探索範囲の一例を示す説明図である。ここでは、説明の便宜上、調整対象パラメーターが軸J1の最大加速度と軸J1の最大減速度の2つである場合の例を示している。中央にある黒丸は、ステップS10で得られていた最適値の位置を示している。この例では、グリッドサーチを利用しており、最適値から±5%の範囲を探索範囲とし、微小な探索ステップ毎に探索点を設定されている。調整対象パラメーターが3つ以上の場合も同様である。探索範囲は、大域的最適解が得られるように、十分に広い範囲に設定される。但し、探索範囲が広くなるほど処理時間が長くなるので、処理時間を過大にしないためには探索範囲は狭い方が好ましい。これらの点を考慮すると、探索範囲は、各調整対象パラメーターについて、ステップS10で得られていた最適値を100%としたとき、その±10%以下の範囲に設定されることが好ましく、±5%以下の範囲に設定されることが更に好ましい。 FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of the search range in steps S70 and S80. Here, for convenience of explanation, an example is shown in which two parameters to be adjusted are the maximum acceleration of the axis J1 and the maximum deceleration of the axis J1. The black circle in the center indicates the position of the optimum value obtained in step S10. In this example, a grid search is used, a range of ±5% from the optimum value is set as a search range, and a search point is set for each minute search step. The same applies when there are three or more parameters to be adjusted. The search range is set wide enough to obtain a global optimal solution. However, since the wider the search range, the longer the processing time, the narrower the search range, the better, in order not to excessively increase the processing time. Considering these points, the search range for each parameter to be adjusted is preferably set to a range of ±10% or less when the optimum value obtained in step S10 is 100%. % or less is more preferable.
ステップS70,S80では、探索範囲内のすべての探索点について、第2回帰モデルRM2を用いて性能指標値を推定し、最も良好な性能指標値が得られる動作パラメーター値が決定される。このように、グリッドサーチを用いて調整対象パラメーターの調整を行うようにすれば、局所最適解に陥ることなく、大域最適解が得られる可能性を高めることが可能である。また、ステップS70,S80の処理では、調整対象パラメーターが、すべての動作パラメーターの中の一部のみに限定されているので、グリッドサーチを用いても探索に過大な時間を要することを防止できる。但し、グリッドサーチ以外の探索方法を用いて調整対象パラメーターの調整を行っても良い。こうして調整された調整対象パラメーターのパラメーター値は、パラメーターファイルPFに保存されて、ロボット100の作業に利用される。
In steps S70 and S80, performance index values are estimated using the second regression model RM2 for all search points within the search range, and the operating parameter values that yield the best performance index values are determined. By adjusting the parameters to be adjusted using grid search in this way, it is possible to increase the possibility of obtaining a global optimal solution without falling into a local optimal solution. In addition, in the processing of steps S70 and S80, the parameters to be adjusted are limited to only some of all the operation parameters, so even if grid search is used, it is possible to prevent the search from taking an excessive amount of time. However, the parameter to be adjusted may be adjusted using a search method other than the grid search. The parameter values of the adjustment target parameters adjusted in this way are saved in the parameter file PF and used for the work of the
以上のように、第1実施形態では、第1回帰モデルRM1を用いて性能指標値に対する影響度の高い動作パラメーターを調べ、第2回帰モデルRM2を用いて影響度の高い動作パラメーターに関する調整を実行するので、十分に良好な性能指標値が得られるように動作パラメーター値を調整することができる。 As described above, in the first embodiment, the first regression model RM1 is used to examine the operating parameters that have a high degree of influence on the performance index value, and the second regression model RM2 is used to adjust the operating parameters that have a high degree of influence. Therefore, the operating parameter values can be adjusted to obtain a sufficiently good performance index value.
B.第2実施形態
図11は、第2実施形態におけるステップS50の手順を示すフローチャートである。第2実施形態が第1実施形態と異なる点は、図3のステップS50が、図11の手順で実行される点であり、装置の構成や他の処理内容は第1実施形態とほぼ同じである。図11の手順では、パラメーター選定部316によって調整対象パラメーターが自動的に選択される。
B. Second Embodiment FIG. 11 is a flow chart showing the procedure of step S50 in the second embodiment. The difference of the second embodiment from the first embodiment is that step S50 of FIG. 3 is executed according to the procedure of FIG. be. In the procedure of FIG. 11, the adjustment target parameter is automatically selected by the
ステップS510では、パラメーター選定部316が、性能指標値に対する影響度の高い動作パラメーターの1つを、調整対象パラメーターとして追加する。第1実施形態で説明したように、図3のステップS40では、性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度が図7に例示したように求められている。パラメーター選定部316は、この結果を参照し、ステップS510において、影響度の高い順に1つの動作パラメーターを選択して調整対象パラメーターとして追加する。
In step S510, the
ステップS520では、回帰モデル構築部314が、それまでに追加された調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし、性能指標値を出力とする回帰モデルを構築する。回帰モデルを構築するためのデータとしては、ステップS10で得られていたデータを再度利用する。この回帰モデルとしては、第2回帰モデルRM2と同様に、線形回帰や二次回帰を使用することが可能であり、また、ガウス過程回帰やニューラルネットワーク、ランダムフォレスト等の機械学習モデルを使用することも可能である。
In step S<b>520 , the regression
ステップS530では、パラメーター選定部316が、ステップS520で構築された回帰モデルを用いて性能指標値を予測し、図3のステップS10で得られていた性能指標値の実測値との誤差を算出する。この性能指標値の予測を行う際には、ステップS10で用いられた動作条件における動作パラメーター値を回帰モデルに入力して、性能指標値を求める。ステップS540では、パラメーター選定部316が、ステップS510において調整対象パラメーターを1つ追加する前と比較して、回帰モデルの予測精度が悪化したか否かを判定する。1番目の調整対象パラメーターを追加した時点では、このステップS540は無関係なので、ステップS510に戻り、次の調整対象パラメーターが影響度の順に1つ追加される。一方、ステップS540において、回帰モデルの予測精度が悪化していた場合には、ステップS550において、最後に追加された調整対象パラメーターを除去し、それまでに使用されていた調整対象パラメーターを、図3のステップS60以降の処理で使用する調整対象パラメーラーとして選択する。なお、予測誤差が悪化したか否かは、予測誤差の増加量が閾値以上であるか否かによって判定するようしてもよい。
In step S530, the
ステップS550で選択された調整対象パラメーターは、表示部350に表示してユーザーに通知するようにしてもよい。また、ステップS520で構築した回帰モデルを、第2回帰モデルRM2としてそのまま使用するようにしてもよい。
The adjustment target parameter selected in step S550 may be displayed on the
上述のように、第2実施形態では、性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度に応じて、調整対象パラメーターを自動的に選択するので、ユーザーの操作を要求することなく、調整対象パラメーターを選択することが可能である。 As described above, in the second embodiment, the parameter to be adjusted is automatically selected according to the degree of influence of each operating parameter on the performance index value. Therefore, the parameter to be adjusted is selected without requesting user operation. It is possible to
・他の実施形態:
本開示は、上述した実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実現することができる。例えば、本開示は、以下の形態(aspect)によっても実現可能である。以下に記載した各形態中の技術的特徴に対応する上記実施形態中の技術的特徴は、本開示の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、本開示の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
・Other embodiments:
The present disclosure is not limited to the embodiments described above, and can be implemented in various forms without departing from the scope of the present disclosure. For example, the present disclosure can also be implemented in the following aspects. The technical features in the above embodiments corresponding to the technical features in each form described below are used to solve some or all of the problems of the present disclosure, or to achieve some or all of the effects of the present disclosure. In order to achieve the above, it is possible to appropriately replace or combine them. Also, if the technical features are not described as essential in this specification, they can be deleted as appropriate.
(1)本開示の第1の形態によれば、ロボットと、前記ロボットの性能指標値を求めるため使用されるセンサーと、を有するロボットシステムに関する複数の動作パラメーターを調整する方法が提供される。この方法は、(a)前記複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いて前記ロボットに動作を実行させ、前記動作中における前記センサーの計測結果を用いて前記性能指標値を求める工程と、(b)前記工程(a)で得られた性能指標値を用いて、前記複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第1回帰モデルを構築する工程と、(c)前記第1回帰モデルを用いて、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度を求める工程と、(d)前記影響度に応じて前記複数の動作パラメーターの中から1つ以上の調整対象パラメーターを選択する工程と、(e)前記工程(a)で得られた前記性能指標値を用いて、前記調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第2回帰モデルを構築する工程と、(f)前記第2回帰モデルを用いて、前記性能指標値が良化するように前記調整対象パラメーターを調整する工程と、を含む。
この方法によれば、第1回帰モデルを用いて性能指標値に対する影響度の高い動作パラメーターを調べ、第2回帰モデルを用いて影響度の高い動作パラメーターに関する調整を実行するので、十分に良好な性能指標値が得られるように動作パラメーター値を調整することができる。
(1) According to a first aspect of the present disclosure, there is provided a method of adjusting multiple operating parameters for a robot system having a robot and sensors used to determine performance index values of the robot. This method includes (a) causing the robot to perform an action using a plurality of operating conditions obtained by combining candidate values for the plurality of operating parameters, and calculating the performance index value using the measurement result of the sensor during the action. and (b) using the performance index values obtained in step (a), constructing a first regression model having the parameter values of the plurality of operating parameters as inputs and the performance index values as outputs. (c) using the first regression model to determine the degree of influence of each operating parameter on the performance index value; and (d) selecting one or more of the plurality of operating parameters according to the degree of influence. and (e) using the performance index value obtained in the step (a), a second step of inputting the parameter value of the adjustment target parameter and outputting the performance index value and (f) using the second regression model to adjust the parameter to be adjusted such that the performance index value is improved.
According to this method, the first regression model is used to examine the operating parameters that have a high impact on the performance index value, and the second regression model is used to perform adjustments for the high impact operating parameters, so that the performance is sufficiently good. Operating parameter values can be adjusted to provide performance index values.
(2)上記方法において、前記第1回帰モデルは、決定木系アルゴリズムを用いる機械学習モデルであり、 前記影響度は、前記機械学習モデルにより演算される重要度であるものとしてもよい。
この方法によれば、決定木系の機械学習モデルにより演算される重要度を、性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度として使用するので、影響度の高い動作パラメーターを調整対象パラメーターとして容易に選択できる。
(2) In the above method, the first regression model may be a machine learning model using a decision tree algorithm, and the degree of influence may be a degree of importance calculated by the machine learning model.
According to this method, the importance calculated by the decision tree machine learning model is used as the influence of each operation parameter on the performance index value, so that the operation parameter with high influence can be easily selected as the parameter to be adjusted. can.
(3)上記方法において、前記工程(a)は、グリッドサーチ以外の最適化アルゴリズムを用い、前記性能指標値を目的関数として前記複数の動作パラメーターに対する前記候補値を最適化する工程を含み、前記工程(f)は、グリッドサーチを用いて前記性能指標値が最良となるように前記調整対象パラメーターを調整する工程を含むものとしてもよい。
この方法によれば、最適化アルゴリズムを用いて複数の動作パラメーターの候補値を最適化した後に、影響度の高い調整対象パラメーターについてグリッドサーチで調整を行うので、最適化アルゴリズムによる最適化が不十分な場合にも、十分に良好な性能指標値が得られるように動作パラメーター値を調整できる。
(3) In the above method, the step (a) includes the step of optimizing the candidate values for the plurality of operating parameters using an optimization algorithm other than grid search, with the performance index value as an objective function, The step (f) may include adjusting the parameter to be adjusted so that the performance index value is optimized using grid search.
According to this method, after optimizing candidate values for multiple operating parameters using an optimization algorithm, the parameters to be adjusted that have a high degree of influence are adjusted by grid search, so optimization by the optimization algorithm is insufficient. Even in these cases, the operating parameter values can be adjusted to obtain sufficiently good performance index values.
(4)上記方法において、前記工程(d)は、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの前記影響度を表示する工程と、前記複数の動作パラメーターの中から前記調整対象パラメーターを選択するユーザーの選択指示を受け付ける工程と、を含むものとしてもよい。
この方法によれば、ユーザーが、影響度の高い動作パラメーターを調整対象パラメーターとして選択できる。
(4) In the above method, the step (d) includes displaying the degree of influence of each operating parameter on the performance index value, and selecting the parameter to be adjusted from among the plurality of operating parameters. and receiving instructions.
According to this method, the user can select an operating parameter with a high degree of influence as a parameter to be adjusted.
(5)上記方法において、前記性能指標値は、前記ロボットによる作業のタクトタイムと、前記ロボットシステムの特定部位の振動と、前記ロボットシステムの特定部品の寿命予測値と、の少なくとも1つを含むものとしてもよい。
この方法によれば、タクトタイムや、ロボットシステムの特定部位の振動、ロボットシステムの特定部品の寿命予測値、などを性能指標値として、動作パラメーターを調整できる。
(5) In the above method, the performance index value includes at least one of a takt time of work by the robot, vibration of a specific part of the robot system, and a life expectancy value of a specific part of the robot system. It can be a thing.
According to this method, the operating parameters can be adjusted using the takt time, vibration of specific parts of the robot system, predicted life expectancy of specific parts of the robot system, etc. as performance index values.
(6)本開示の第2の形態によれば、ロボットと、前記ロボットの性能指標値を求めるため使用されるセンサーと、前記ロボットを制御する制御部と、を備えるロボットシステムが提供される。前記制御部は、(a)前記複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いて前記ロボットに動作を実行させ、前記動作中における前記センサーの計測結果を用いて前記性能指標値を求める処理と、(b)前記処理(a)で得られた性能指標値を用いて、前記複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第1回帰モデルを構築する処理と、(c)前記第1回帰モデルを用いて、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度を求める処理と、(d)前記影響度に応じて前記複数の動作パラメーターの中から1つ以上の調整対象パラメーターを選択する処理と、(e)前記処理(a)で得られた前記性能指標値を用いて、前記調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第2回帰モデルを構築する処理と、(f)前記第2回帰モデルを用いて、前記性能指標値が良化するように前記調整対象パラメーターを調整する処理と、を実行する。
このロボットシステムによれば、第1回帰モデルを用いて性能指標値に対する影響度の高い動作パラメーターを調べ、第2回帰モデルを用いて影響度の高い動作パラメーターに関する調整を実行するので、十分に良好な性能指標値が得られるように動作パラメーター値を調整することができる。
(6) According to a second aspect of the present disclosure, there is provided a robot system including a robot, a sensor used to obtain a performance index value of the robot, and a control unit that controls the robot. (a) causing the robot to perform an action using a plurality of operating conditions obtained by combining candidate values for the plurality of operating parameters; and (b) constructing a first regression model having the parameter values of the plurality of operating parameters as inputs and the performance index values as outputs, using the performance index values obtained in the process (a). (c) using the first regression model to determine the degree of influence of each operating parameter on the performance index value; (d) selecting one of the plurality of operating parameters according to the degree of influence; and (e) using the performance index value obtained in the processing (a), the parameter value of the adjustment target parameter is input and the performance index value is output. A process of constructing a two-regression model; and (f) a process of adjusting the parameter to be adjusted such that the performance index value is improved using the second regression model.
According to this robot system, the first regression model is used to examine the operating parameters that have a high degree of influence on the performance index value, and the second regression model is used to perform adjustments regarding the operating parameters that have a high degree of influence. The operating parameter values can be adjusted to obtain a reasonable performance index value.
本開示は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ロボットとロボット制御装置とを備えたロボットシステム、ロボット制御装置の機能を実現するためのコンピュータープログラム、そのコンピュータープログラムを記録した一時的でない記録媒体(non-transitory storage medium)等の形態で実現することができる。 The present disclosure can also be implemented in various forms other than those described above. For example, realization in the form of a robot system comprising a robot and a robot control device, a computer program for realizing the functions of the robot control device, a non-transitory storage medium on which the computer program is recorded, etc. can do.
100…ロボット、110…基台、120…ロボットアーム、150…エンドエフェクター、200…制御装置、300…情報処理装置、310…プロセッサー、312…性能指標値算出部、314…回帰モデル構築部、316…パラメーター選定部、318…パラメーター調整部、320…メモリー、330…インターフェイス回路、340…入力デバイス、350…表示部、400…センサー類、410…振動センサー、420…電流センサー、430…位置センサー、500…架台
DESCRIPTION OF
Claims (6)
(a)前記複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いて前記ロボットに動作を実行させ、前記動作中における前記センサーの計測結果を用いて前記性能指標値を求める工程と、
(b)前記工程(a)で得られた性能指標値を用いて、前記複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第1回帰モデルを構築する工程と、
(c)前記第1回帰モデルを用いて、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度を求める工程と、
(d)前記影響度に応じて前記複数の動作パラメーターの中から1つ以上の調整対象パラメーターを選択する工程と、
(e)前記工程(a)で得られた前記性能指標値を用いて、前記調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第2回帰モデルを構築する工程と、
(f)前記第2回帰モデルを用いて、前記性能指標値が良化するように前記調整対象パラメーターを調整する工程と、
を含む、方法。 1. A method of adjusting a plurality of operating parameters for a robotic system having a robot and sensors used to determine a performance index value of said robot, comprising:
(a) causing the robot to perform a motion using a plurality of motion conditions obtained by combining candidate values for the plurality of motion parameters, and obtaining the performance index value using the measurement results of the sensor during the motion;
(b) using the performance index values obtained in step (a), constructing a first regression model having the parameter values of the plurality of operating parameters as inputs and the performance index values as outputs;
(c) determining the impact of each operating parameter on the performance index value using the first regression model;
(d) selecting one or more adjustment target parameters from among the plurality of operating parameters according to the degree of influence;
(e) using the performance index value obtained in step (a) to construct a second regression model having the parameter value of the parameter to be adjusted as an input and the performance index value as an output;
(f) using the second regression model to adjust the parameter to be adjusted so that the performance index value is improved;
A method, including
前記第1回帰モデルは、決定木系アルゴリズムを用いる機械学習モデルであり、
前記影響度は、前記機械学習モデルにより演算される重要度である、方法。 2. The method of claim 1, wherein
The first regression model is a machine learning model using a decision tree algorithm,
The method according to claim 1, wherein the influence is an importance calculated by the machine learning model.
前記工程(a)は、グリッドサーチ以外の最適化アルゴリズムを用い、前記性能指標値を目的関数として前記複数の動作パラメーターに対する前記候補値を最適化する工程を含み、
前記工程(f)は、グリッドサーチを用いて前記性能指標値が最良となるように前記調整対象パラメーターを調整する工程を含む、方法。 3. A method according to claim 1 or 2,
The step (a) includes optimizing the candidate values for the plurality of operating parameters using an optimization algorithm other than a grid search, with the performance index value as an objective function;
The method, wherein the step (f) includes adjusting the parameter to be adjusted so that the performance index value is the best using a grid search.
前記工程(d)は、
前記性能指標値に対する各動作パラメーターの前記影響度を表示する工程と、
前記複数の動作パラメーターの中から前記調整対象パラメーターを選択するユーザーの選択指示を受け付ける工程と、
を含む、方法。 The method according to any one of claims 1 to 3,
The step (d) is
displaying the impact of each operating parameter on the performance index value;
receiving a user's selection instruction to select the parameter to be adjusted from among the plurality of operating parameters;
A method, including
前記性能指標値は、前記ロボットによる作業のタクトタイムと、前記ロボットシステムの特定部位の振動と、前記ロボットシステムの特定部品の寿命予測値と、の少なくとも1つを含む、方法。 The method according to any one of claims 1 to 4,
The method, wherein the performance index value includes at least one of a takt time of work by the robot, vibration of a specific part of the robot system, and a life expectancy value of a specific part of the robot system.
ロボットと、
前記ロボットの性能指標値を求めるため使用されるセンサーと、
前記ロボットを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
(a)前記複数の動作パラメーターに対する候補値を組み合わせた複数の動作条件を用いて前記ロボットに動作を実行させ、前記動作中における前記センサーの計測結果を用いて前記性能指標値を求める処理と、
(b)前記処理(a)で得られた性能指標値を用いて、前記複数の動作パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第1回帰モデルを構築する処理と、
(c)前記第1回帰モデルを用いて、前記性能指標値に対する各動作パラメーターの影響度を求める処理と、
(d)前記影響度に応じて前記複数の動作パラメーターの中から1つ以上の調整対象パラメーターを選択する処理と、
(e)前記処理(a)で得られた前記性能指標値を用いて、前記調整対象パラメーターのパラメーター値を入力とし前記性能指標値を出力とする第2回帰モデルを構築する処理と、
(f)前記第2回帰モデルを用いて、前記性能指標値が良化するように前記調整対象パラメーターを調整する処理と、
を実行する、ロボットシステム。 a robot system,
robot and
a sensor used to determine a performance index value of the robot;
a control unit that controls the robot;
with
The control unit
(a) a process of causing the robot to perform an action using a plurality of operating conditions obtained by combining candidate values for the plurality of operating parameters, and obtaining the performance index value using a measurement result of the sensor during the action;
(b) a process of using the performance index values obtained in the process (a) to construct a first regression model having the parameter values of the plurality of operating parameters as inputs and the performance index values as outputs;
(c) using the first regression model to determine the degree of influence of each operating parameter on the performance index value;
(d) selecting one or more adjustment target parameters from among the plurality of operating parameters according to the degree of influence;
(e) using the performance index value obtained in the processing (a) to construct a second regression model having the parameter value of the parameter to be adjusted as an input and the performance index value as an output;
(f) using the second regression model to adjust the parameter to be adjusted so that the performance index value is improved;
A robot system that executes
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JP2021027032A Pending JP2022128680A (en) | 2021-02-24 | 2021-02-24 | Method for adjusting operation parameter and robot system |
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2021
- 2021-02-24 JP JP2021027032A patent/JP2022128680A/en active Pending
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