JP4530714B2 - Drive control system for articulated robot - Google Patents

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JP4530714B2 JP2004147140A JP2004147140A JP4530714B2 JP 4530714 B2 JP4530714 B2 JP 4530714B2 JP 2004147140 A JP2004147140 A JP 2004147140A JP 2004147140 A JP2004147140 A JP 2004147140A JP 4530714 B2 JP4530714 B2 JP 4530714B2
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Description

本発明は、多関節型の作業ロボットに係り、特にワークテーブルが作業ロボットに対し相対移動する環境下で、当該ワークテーブル上に搭載されたワークに対し、塗装、描画等の作業(以下加工作業という)を当該作業ロボットの加工ヘッドを介して遂行する場合における作業ロボットの駆動制御システムに関する。   The present invention relates to an articulated work robot, and particularly, in an environment where the work table moves relative to the work robot, work such as painting and drawing (hereinafter referred to as machining work) is performed on the work mounted on the work table. The present invention relates to a drive control system for a work robot when performing the above through a machining head of the work robot.

図9は作業ロボットの加工ヘッドが稜線を倣う動作を行うためのワークピースWを示す。作業ロボットの座標系(以下、ロボットのベース座標系あるいはワールド座標系という)に対し、ある場所に搭載された前記ワークピースW(以下、ワークという)の稜線を倣う動作を行う場合、次のようなロボットプログラムを作成する。
PROGRAM RYOSEN
MOVES P1
MOVES P2
MOVES P3
MOVES P4
END
FIG. 9 shows a workpiece W for performing an operation in which the machining head of the work robot follows the ridgeline. When performing an operation to follow the edge of the workpiece W (hereinafter referred to as a workpiece) mounted at a certain location with respect to the coordinate system of the work robot (hereinafter referred to as the robot base coordinate system or the world coordinate system), as follows: A simple robot program.
PROGRAM RYOSEN
MOVES P1
MOVES P2
MOVES P3
MOVES P4
END

上記プログラムはあくまでロボットのベース座標系に対し静止・固定されたワークWへの倣い動作プログラムであるため、仮に当該ワークWがコンベア等により常時スライドするような場合、従って、ワークWの位置・姿勢がロボットのベース座標系からみて移動変化する場合、ロボットの先端部即ち、加工ヘッドの先端部はワーク稜線から離れ、倣い動作はできない。
図10は、コンベアCNVに取付けられたエンコーダENCから、処理周期毎にパルスカウンタを読取り可能なシステムを例示するものであって、同図10において、コンベアCNVに取付けられたエンコーダENCがE1(pulse)カウントした場合、コンベアベクトル(単位ベクトル)
The above program is a copying operation program for the workpiece W that is stationary / fixed with respect to the base coordinate system of the robot. Therefore, if the workpiece W always slides on a conveyor or the like, the position / posture of the workpiece W is accordingly determined. However, when the robot moves and changes as seen from the base coordinate system of the robot, the tip of the robot, that is, the tip of the machining head is separated from the workpiece ridge line, and the copying operation cannot be performed.
FIG. 10 illustrates a system capable of reading a pulse counter for each processing cycle from the encoder ENC attached to the conveyor CNV. In FIG. 10, the encoder ENC attached to the conveyor CNV is E1 (pulse ) When counting, conveyor vector (unit vector)

Figure 0004530714
とし、エンコーダ1パルスに相当するコンベア移動量をRefとすると、P1点はロボットのベース座標系から見て
Figure 0004530714
If the amount of conveyor movement corresponding to one encoder pulse is Ref, point P1 is viewed from the base coordinate system of the robot.

Figure 0004530714
だけ移動したことになる。
するとプログラムによる動作指令位置に上記ベクトルΔDを加算した位置をサーボ部へ指令することで、見かけ上コンベアCNVに追従しながら、同コンベア上のワークWに対する倣い動作が可能となる。前記プログラム中の 「MOVES P1」について動作した時の処理の流れをブロックで図11に示す。
Figure 0004530714
Just moved.
Then, a position obtained by adding the vector ΔD to the operation command position by the program is commanded to the servo unit, and the copying operation for the workpiece W on the conveyor can be performed while apparently following the conveyor CNV. FIG. 11 is a block diagram showing the processing flow when operating on “MOVES P1” in the program.

しかしながら、図10、図11に示した方法はあくまでコンベアべクトルVcnv即ち、直線移動型のコンベアにしか対応できず、例えば、水平面で回転するテーブル上にワークを搭載して同回転テーブルの回転中に当該ワークに対し種々の加工作業を遂行する場合や、同一テーブル上で他のワークを別のロボットで加工処理する場合及び加工作業ラインの柔軟性のため前記回転テーブルの回転軸がロボットのベース座標に対して傾斜させることが必要な場合、あるいは回転テーブル自体が直線移動コンベア上に搭載されて配置されるといった場合におけるワークへの加工作業には対応できないという問題点があった。   However, the methods shown in FIGS. 10 and 11 are only applicable to the conveyor vector Vcnv, that is, the linear movement type conveyor. For example, a work is mounted on a table that rotates on a horizontal plane and the rotating table is rotating. The rotary axis of the rotary table is the base of the robot when performing various machining operations on the workpiece, when machining other workpieces on the same table with another robot, and for the flexibility of the machining work line. There has been a problem that it is not possible to cope with the processing work on the workpiece when it is necessary to incline with respect to the coordinates, or when the rotary table itself is mounted and arranged on a linear moving conveyor.

本願発明者は上述した問題点を解決せんとして鋭意検討した結果、ワークが、オイラー角と呼ばれる直交するX、Y、Zの3つの座標軸の周りで所定角回転した座標系上にある場合、ロボットのベース座標系から見た当該ワーク上の位置を算出するため回転行列を用いることによって解決できることを突き止めた。   The inventor of the present application has intensively studied to solve the above-described problems. As a result, when the workpiece is on a coordinate system rotated by a predetermined angle around three orthogonal X, Y, and Z coordinate axes called Euler angles, It was found that the problem can be solved by using a rotation matrix to calculate the position on the workpiece as seen from the base coordinate system.

従って、本発明の目的は、ワークを搭載したワークテーブルが直線移動、回転運動のいずれの駆動形態であっても、さらにまた前記ワークテーブルの回転軸が傾斜した状態にあっても、ロボットのベース座標系から見て前記ワークと当該ロボットの加工ヘッドとが相対的に静止するように当該ロボットの加工ヘッドの位置・姿勢を制御可能な多関節作業ロボットの駆動制御システムを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a base for a robot, regardless of whether the work table on which the work is mounted is driven in either a linear movement or a rotational movement, and the rotation axis of the work table is inclined. An object of the present invention is to provide a drive control system for an articulated robot that can control the position and orientation of the machining head of the robot so that the workpiece and the machining head of the robot are relatively stationary as viewed from the coordinate system.

前記目的を達成するため、本発明による多関節作業ロボットの駆動制御システムは、
ワークと、同ワークを所定位置に搭載するワークテーブルと、同ワークテーブルとは別の位置に配置され当該ワークテーブル上のワークに対し加工作業を遂行する加工ヘッドを有する多関節型の作業ロボットと、前記加工ヘッドによる前記ワークに対する加工作業を遂行するよう加工ヘッドの姿勢を制御するロボット制御装置及び前記ワークテーブルの運動に基づく前記ワークの前記作業ロボットに対する相対的変位を検出する検出手段とを備えたシステムであって、
前記ロボット制御装置は、
前記ワークが作業ロボットに対して相対的に静止状態にあるとき前記加工作業を遂行せしめるための一連の作業指令手順からなる作業指令プログラムを貯蔵する第1記憶手段と、
同第1記憶手段から読み出された作業指令プログラムに基づいて前記作業ロボットの各駆動機構に対する第1指令値を生成する第1演算手段と、
前記ワークテーブルの移動に基づき前記ワークと作業ロボットとが相対的に移動状態にあるとき前記検出手段からの検出信号に基づいて前記第1演算手段から与えられる第1指令値を補正する第2演算手段と、を備え、
前記検出手段は、前記ワークテーブルが回転運動する場合に前記作業ロボットに対する前記ワークテーブルの回転軸周りの回転角変位量α及び前記ワークテーブル回転軸のテーブル面への第1方向及び第2方向への傾斜角成分β、γをそれぞれ検出する第1および第2検出手段からなり、
前記第2演算手段は、前記第1検出手段からの検出信号である回転角変位量αと第2検出手段からの検出信号β、γとにより定義される回転行列を用いる回転演算機能を遂行すると共に、前記回転角変位量αは前記第1検出手段からの検出信号によりワークテーブルの回転運動中逐次与えられ、前記傾斜角成分は前記ワークテーブルの作業ロボットベース座標系に対する予め測定されたパラメータ値として与えられ、前記制御装置は前記回転行列ならびに前記パラメータ値α及びβ、γを貯蔵する第2記憶手段を備えていることを特徴とする。
その場合、前記ワークテーブルはさらに直線移動が可能であって、前記第2演算手段は、前記ワークテーブルの直線移動に伴う補正量を生成する直線演算機能をさらに有し、前記制御装置には前記ワークテーブルの各運動状態に応じて前記第2演算手段の前記各演算機能を指定する指定手段を備えて構成することができる。
さらにその場合、前記指定手段は前記第2演算手段の回転演算機能及び直線演算機能の両方を指定するよう構成することができる。
In order to achieve the above object, a drive control system for an articulated robot according to the present invention comprises:
A workpiece, a work table on which the workpiece is mounted at a predetermined position, and an articulated work robot having a machining head arranged at a position different from the work table and performing a machining operation on the workpiece on the work table; A robot control device that controls a posture of the machining head so as to perform a machining operation on the workpiece by the machining head, and a detection unit that detects a relative displacement of the workpiece with respect to the work robot based on a motion of the work table. System,
The robot controller is
First storage means for storing a work command program comprising a series of work command procedures for performing the machining work when the workpiece is stationary relative to the work robot;
First calculation means for generating a first command value for each drive mechanism of the work robot based on a work command program read from the first storage means;
A second calculation for correcting a first command value given from the first calculation means based on a detection signal from the detection means when the work and the work robot are relatively moving based on the movement of the work table. Means, and
When the work table rotates, the detection means rotates in a first direction and a second direction of the rotation angle displacement amount α around the rotation axis of the work table relative to the work robot and the table surface of the work table rotation axis. Comprising first and second detection means for detecting the inclination angle components β and γ, respectively,
The second calculation means performs a rotation calculation function using a rotation matrix defined by a rotation angle displacement amount α which is a detection signal from the first detection means and detection signals β and γ from the second detection means. In addition, the rotational angle displacement amount α is sequentially given during the rotational movement of the work table by a detection signal from the first detection means, and the tilt angle component is a parameter value measured in advance with respect to the work robot base coordinate system of the work table. The control device includes a second storage unit that stores the rotation matrix and the parameter values α, β, and γ.
In that case, the work table can be further moved linearly, and the second calculation means further has a straight line calculation function for generating a correction amount accompanying the linear movement of the work table, A designation means for designating each calculation function of the second calculation means according to each motion state of the work table can be provided.
Furthermore, in that case, the designation means can be configured to designate both the rotation calculation function and the straight line calculation function of the second calculation means.

本発明による多関節作業ロボットの駆動制御システムは、
前記作業ロボットに対する前記ワークテーブルの回転軸周りの回転角変位量α及び前記回転軸のワークテーブル面への傾斜角成分β、γにより定義される回転行列を用いる回転演算機能を遂行するようになっているので、ワークテーブル上に搭載されたワークがロボットのベース座標系に対し回転運動した場合及び、さらに当該テーブルの回転軸が傾斜している場合においてもワークとロボットの加工ヘッドを相対的に静止状態にすることができる。
The drive control system for an articulated robot according to the present invention is:
A rotation calculation function using a rotation matrix defined by a rotation angle displacement amount α around the rotation axis of the work table with respect to the work robot and inclination angle components β and γ of the rotation axis to the work table surface is performed. Therefore, even when the work mounted on the work table rotates relative to the base coordinate system of the robot and when the rotation axis of the table is inclined, the work and the robot processing head are relatively moved. Can be stationary.

以下図1乃至図9により本発明の実施態様に係る実施例について詳細に説明する。
図1は、回転可能な水平面を有する円弧形状コンベア(以下、コンベアまたはワークテーブルという)TBの部分平面図で、コンベアの動きにロボットを追従制御させるコンベア同期処理の様子を示す。同図1でワークテーブルTB上の所定位置には図10に示されたワークWが取付けられている。また、ワークテーブルTBの手前側には多関節作業ロボットRBTが配置されている。参照符号ENCはエンコーダであって、ワークテーブルTBのZ軸周りの回転角の変化分を検出する。参照符号CTRはロボットRBTの制御装置であって、エンコーダENCからの検出信号によりワークテーブルTBの基準位置からみた現在の回転角位置データを常時記憶する。参照符号TRGはワークテーブルTB上のワークWとロボットRBTの相対位置に関して同期をとるために、テーブル外周部の所定位置に配置された同期開始トリガセンサであり、レーザ光線等の遮断により同期開始角位置を検出することができ、この検出信号は前記制御装置CTRへ与えられる。同図1においてはワークテーブルTB上のワークWがラインL0を通過しラインL1に達したとき前記トリガ信号が発せられる。
Examples according to embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS.
FIG. 1 is a partial plan view of an arc-shaped conveyor (hereinafter referred to as a conveyor or a work table) TB having a rotatable horizontal plane, and shows a state of conveyor synchronization processing for controlling the robot to follow the movement of the conveyor. In FIG. 1, a work W shown in FIG. 10 is attached to a predetermined position on the work table TB. In addition, an articulated work robot RBT is disposed on the front side of the work table TB. Reference symbol ENC is an encoder that detects a change in the rotation angle around the Z axis of the work table TB. Reference numeral CTR is a control device for the robot RBT, and always stores the current rotation angle position data as viewed from the reference position of the work table TB by a detection signal from the encoder ENC. Reference numeral TRG is a synchronization start trigger sensor arranged at a predetermined position on the outer periphery of the table in order to synchronize the relative position between the workpiece W on the work table TB and the robot RBT. The position can be detected and this detection signal is given to the control device CTR. In FIG. 1, when the work W on the work table TB passes through the line L0 and reaches the line L1, the trigger signal is generated.

一方、ロボットRBTの加工ヘッドWHDは予め待機位置からラインL2に対応するコンベア同期開始位置Aに位置付けされており、ワークWがラインL2に達したときから前記加工ヘッドWHDによるワークWへの加工動作例えば、稜線倣い動作が行われる。この稜線倣い動作はラインL3に対応するコンベア同期終了位置Bまで連続して遂行される。   On the other hand, the machining head WHD of the robot RBT is positioned in advance from the standby position to the conveyor synchronization start position A corresponding to the line L2, and when the workpiece W reaches the line L2, the machining operation to the workpiece W by the machining head WHD is performed. For example, a ridge line copying operation is performed. This ridge line copying operation is continuously performed up to the conveyor synchronization end position B corresponding to the line L3.

具体的にこのプロセスを説明すると、前述したように稜線倣い動作のプログラムは、
PROGRAM RYOSEN
MOVES P1
MOVES P2
MOVES P3
MOVES P4
END
である。
Specifically describing this process, as described above, the program for the edge copying operation is as follows.
PROGRAM RYOSEN
MOVES P1
MOVES P2
MOVES P3
MOVES P4
END
It is.

上記プログラムによりロボットRBTがワークWの稜線を倣うプログラム中の 「MOVES P1」については、「プログラム解析」、次いで「P1への軌道生成」、さらに「分配目標位置算出」という手順を経て各制御軸サーボ部へ指令される。
図2はこの時の分配位置指令値P1[0]、P1[1]、P1[2]の様子を示す。
これら分配位置指令値P1[0]、P1[1]、P1[2]…の全てに対して図3のP1’[0]に示すような座標変換処理を行うことで、見かけ上ワークテーブルTBの回転に追従しながら、ワークWの稜線P0〜P3の倣い動作が可能となる。
For the “MOVES P1” in the program in which the robot RBT follows the edge of the workpiece W using the above program, each control axis goes through the steps of “program analysis”, “trajectory generation to P1”, and “distributed target position calculation”. Commanded to servo section.
FIG. 2 shows the distribution position command values P1 [0], P1 [1], and P1 [2] at this time.
A coordinate conversion process as shown by P1 ′ [0] in FIG. 3 is performed on all of the distribution position command values P1 [0], P1 [1], P1 [2]. The ridgelines P0 to P3 of the workpiece W can be copied while following the rotation of the workpiece W.

ここで、上記座標変換は、図4に示されるように、制御周期毎にエンコーダENCのパルスカウンタ値を、角度補正量dθ(deg)に換算し、これをもとにワークテーブルTBの回転軸(Z軸)周りの補正用の回転行列を求める。この回転行列によりロボットRBTのワールド座標系分配位置指令値P1[0]を座標変換して補正位置指令値 P1’[0]を算出する。この補正位置指令値の算出方法は図5及び下記式3を参照して明らかなように、 回転軸座標系から見た、ロボットRBTのワールド座標系位置指令値ベクトル「O-P1[0]」を座標変換してコンベア同期位置ベクトル「O-P1’ [0]」を(式4)により算出する。続いてこれをワールド座標系から見た位置ベクトル「P1’ [0]」を(式5)により変換する。   Here, in the coordinate conversion, as shown in FIG. 4, the pulse counter value of the encoder ENC is converted into the angle correction amount dθ (deg) for each control period, and the rotation axis of the work table TB is based on this. A rotation matrix for correction around (Z axis) is obtained. Based on this rotation matrix, the world coordinate system distribution position command value P1 [0] of the robot RBT is coordinate-transformed to calculate a corrected position command value P1 '[0]. The calculation method of this corrected position command value is apparent with reference to FIG. 5 and the following equation 3. As seen from the rotation axis coordinate system, the world coordinate system position command value vector “O-P1 [0]” of the robot RBT. Is transformed to calculate the conveyor synchronization position vector “O-P1 ′ [0]” by (Equation 4). Subsequently, the position vector “P1 ′ [0]” viewed from the world coordinate system is converted by (Equation 5).

Figure 0004530714
なお、上記(式3)において、Rz(θ)はZ軸の周りに角度θ回転させたときに対応する回転行列である。
Figure 0004530714
In the above (Expression 3), Rz (θ) is a rotation matrix corresponding to the rotation of the angle θ around the Z axis.

図6は、前記プログラム中の 「MOVES P1」について動作した時の処理の流れをブロックで示す。図11に示した処理の流れと対比すると、図11においては、プログラム解析により算出された分配目標位置にエンコーダパルスから換算される直線移動量を加算するのに対し、図6においては、プログラム解析により算出された分配目標位置に対してエンコーダパルスから換算される角度に基づく座標変換を行うことによって各制御軸のサーボ部へ指令値が与えられる。しかもその座標変換において(式3)で示された回転行列を採用している点が相違している。   FIG. 6 is a block diagram showing the processing flow when operating on “MOVES P1” in the program. In contrast to the processing flow shown in FIG. 11, in FIG. 11, the linear movement amount converted from the encoder pulse is added to the distribution target position calculated by the program analysis, whereas in FIG. A command value is given to the servo unit of each control axis by performing coordinate conversion based on the angle converted from the encoder pulse with respect to the distribution target position calculated by the above. In addition, the difference is that the rotation matrix shown in (Equation 3) is adopted in the coordinate transformation.

以上の例では、ワークテーブルTBのテーブル面が水平であるとしたが、ワークW自体の形状、その加工作業は多様であって、作業ライン構成・配置の柔軟性が要求され、場合によっては当該ワークテーブル面を傾斜させることが要求されることもある。また、ワークWへの加工作業が非常に高精度を要求されるため当該テーブル面の傾斜が水平面に比べ無視できない程度である場合や、さらに工作機械におけるサドルとその上に搭載されるロータリーテーブルのように、回転するワークテーブルTBが直線移動するコンベア上に搭載されるといった構成配置の場合等には前記ワークテーブルTBにおける回転軸即ち、Z軸が完全に垂直でないという条件に対処する必要がある。   In the above example, the table surface of the work table TB is assumed to be horizontal, but the shape of the work W itself and its processing work are diverse, and flexibility in work line configuration and arrangement is required. It may be required to incline the worktable surface. In addition, since the machining work on the workpiece W is required to have very high accuracy, the inclination of the table surface is not negligible compared to the horizontal plane, and further, the saddle in the machine tool and the rotary table mounted on the saddle are mounted. As described above, when the rotating work table TB is mounted on a linearly moving conveyor, it is necessary to deal with the condition that the rotation axis of the work table TB, that is, the Z axis is not completely vertical. .

上述したワークテーブルの回転軸が傾斜している場合にも対応可能なロボットの駆動制御を行うシステムについて図7及び図8により説明する。
図7は、直交座標系(X、Y、Z)において、X−Y平面即ち、水平面にあったワークテーブル面がY軸の周りでβだけ回転させたときに前記ワークテーブル面が傾斜して傾斜面SLFとなった状態を示す。この場合、前記Z軸、X軸も角βだけ回転し、それぞれZ’軸、X’軸となる。このときZ’軸はX方向に傾斜している。(第1方向)図示しないが、図7の状態でさらにX軸の周りで角γだけ回転させた場合にはZ軸の傾斜方向はY軸方向にも傾斜角γ(第2方向)を有する。
A system for performing drive control of a robot that can cope with the case where the rotation axis of the work table is inclined will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 shows that in the Cartesian coordinate system (X, Y, Z), the work table surface is inclined when the work table surface on the XY plane, that is, the horizontal plane is rotated by β around the Y axis. The state which became the inclined surface SLF is shown. In this case, the Z-axis and the X-axis are also rotated by an angle β to become the Z′-axis and the X′-axis, respectively. At this time, the Z ′ axis is inclined in the X direction. (First direction) Although not shown, in the state shown in FIG. 7, when the angle is further rotated around the X axis by an angle γ, the inclination direction of the Z axis has an inclination angle γ (second direction) also in the Y axis direction. .

なお、前記ワークテーブルの直交座標系(X、Y、Z)はロボットのベース座標系とそれぞれ各軸は平行である。図7でZ、Y、Xの各軸の周りでそれぞれα、β、γ回転したときに対応する回転行列Rzyx(α、β、γ)は次の(式6)に示される。ここでCは余弦cosを、Sは正弦sin をあらわす。   Note that the orthogonal coordinate system (X, Y, Z) of the work table is parallel to the base coordinate system of the robot and the respective axes. In FIG. 7, the rotation matrix Rzyx (α, β, γ) corresponding to the rotation of α, β, and γ around the respective axes of Z, Y, and X is expressed by the following (formula 6). Here, C represents cosine cos, and S represents sine sin.

Figure 0004530714
図8は、図1乃至図6で説明した水平のワークテーブル面を持つ場合も含めた作業ロボットの制御を説明するための機能的制御ブロック線図を示す。同図8において、参照符号10はデータメモリであって、ロボットに対する作業の詳細を記述した作業指令プログラムをストアしている第1記憶手段10A、及び前記回転行列Rzyx (α、β、γ)の内容ならびにワークテーブルの設置及び動作状態に関する前記エンコーダやトリガセンサ等からの信号をパラメータデータとしてストアする第2記憶手段10Bから構成される。
Figure 0004530714
FIG. 8 is a functional control block diagram for explaining the control of the work robot including the case of having the horizontal work table surface described in FIGS. In FIG. 8, reference numeral 10 denotes a data memory, which is a first storage means 10A storing a work command program describing details of work for the robot, and the rotation matrix Rzyx (α, β, γ). It comprises second storage means 10B for storing signals from the encoder, trigger sensor, etc. regarding the contents and worktable installation and operating state as parameter data.

参照符号12は第1演算手段であって、前記作業指令プログラムを解析し、次のサンプル処理時刻にロボットの加工ヘッドが移動すべき位置データを、第1指令値として算出する。
参照符号16は第2演算手段であって、回転演算機能(部)16Aと直線演算機能(部)16Bとからなる。参照符号14は前記回転演算機能(部)16Aと直線演算機能(部)16Bのそれぞれを指定する指定手段であって、予めワークテーブルの構成、配置によって定められる。即ち、ワークがワークテーブルにより回転運動する場合は回転演算機能(部)16Aが指定され、図10に示したようにワークがコンベア上で直線移動のみの場合は直線演算機能(部)16Bが指定される。また、前記のように、コンベア上でワークテーブルが回転する場合は回転演算機能(部)16Aと直線演算機能(部)16Bの両方が指定される。
Reference numeral 12 denotes first calculation means, which analyzes the work command program and calculates position data to which the machining head of the robot should move at the next sample processing time as a first command value.
Reference numeral 16 denotes second calculation means, which includes a rotation calculation function (part) 16A and a straight line calculation function (part) 16B. Reference numeral 14 denotes designation means for designating each of the rotation calculation function (part) 16A and the straight line calculation function (part) 16B, and is previously determined by the configuration and arrangement of the work table. That is, the rotation calculation function (part) 16A is designated when the work is rotated by the work table, and the straight line calculation function (part) 16B is designated when the work is only linearly moved on the conveyor as shown in FIG. Is done. As described above, when the work table rotates on the conveyor, both the rotation calculation function (part) 16A and the straight line calculation function (part) 16B are designated.

第2演算手段では、前記第1演算手段12から与えられる第1指令値に対し、回転演算機能(部)16Aまたは直線演算機能(部)16Bにより補正を加え、次のサンプル処理時刻にロボットの加工ヘッドが移動すべき最終の位置データをサーボ系28に与える。ここで両方の演算機能が指定されているときは、直線演算機能(部)16Bにより与えられる補正量を回転演算機能(部)16Aの結果に対し単に加算することにより達成される。   In the second calculation means, the first command value given from the first calculation means 12 is corrected by the rotation calculation function (part) 16A or the straight line calculation function (part) 16B, and at the next sample processing time, The final position data to be moved by the machining head is given to the servo system 28. Here, when both calculation functions are designated, this is achieved by simply adding the correction amount given by the straight line calculation function (part) 16B to the result of the rotation calculation function (part) 16A.

前記回転演算機能(部)16Aでは、前述した(式4)、(式5)と同様な演算が行われる。ただし、回転行列Rz(θ)に代わってRzyx (α、β、γ)となる。
演算に際し、第2記憶部10Bから回転行列及びそこで使用されるパラメータ値α、β、γがそれらのストアされているメモリ領域から読み取られる。なお、前記ワークテーブルが図1に対応する即ち、Z軸の傾斜がなく、Y軸、X軸周りの回転が無い場合においては、β、γは共にゼロであって、αをθに対応させると(式6)に示す回転行列の内容は(式3)の内容と一致することは当然である。
In the rotation calculation function (unit) 16A, the same calculation as the above-described (Expression 4) and (Expression 5) is performed. However, Rzyx (α, β, γ) is used instead of the rotation matrix Rz (θ).
In the calculation, the rotation matrix and the parameter values α, β, γ used therein are read from the stored memory area from the second storage unit 10B. When the work table corresponds to FIG. 1, that is, when there is no Z-axis inclination and no rotation around the Y-axis and X-axis, β and γ are both zero, and α corresponds to θ. Of course, the contents of the rotation matrix shown in (Equation 6) coincide with the contents of (Equation 3).

図8において、参照符号22は第1検出手段であって、ワークテーブルの回転角位置の変化量即ち、Z軸の回転角αを検出する。また、ワークテーブルがコンベアのような直線移動の場合は当該コンベア移動方向の移動量になる。
参照符号24は第2検出手段であって、回転するワークテーブルにおける傾斜角即ち、Z軸のY方向及びX方向の傾斜角β、γを検出する。通常はこれら傾斜角β、γはそれぞれY軸、X軸の周りの回転量としてロータリーエンコーダ等により予め測定しておくことが可能である。また、水準器によりテーブル面を直接測定することもできる。前者の場合、角αと同様常時β、γを測定することもできる。
参照符号26はワークテーブル上のワークとロボットとの同期をとるトリガセンサである。
参照符号20は中央演算処理装置(以下CPUという)であって、プログラムメモリ18にストアされている制御プログラムに従ってロボット制御装置内の制御を遂行する。即ち、前記第1演算手段12及び第2演算手段16における演算の遂行、各検出手段22、24、26からデータメモリ10への検出データの取り込み、前記演算の遂行に先行してデータメモリ10からの作業指令プログラム、回転行列、パラメータ値などのフェッチ動作などを行うようになっている。
In FIG. 8, reference numeral 22 denotes first detection means for detecting the amount of change in the rotation angle position of the work table, that is, the rotation angle α of the Z axis. In addition, when the work table is linearly moved like a conveyor, the amount of movement in the conveyor moving direction is obtained.
Reference numeral 24 is second detection means for detecting the tilt angles of the rotating work table, that is, the tilt angles β and γ in the Y direction and the X direction of the Z axis. Normally, these inclination angles β and γ can be measured in advance by a rotary encoder or the like as the rotation amounts around the Y axis and the X axis, respectively. It is also possible to directly measure the table surface with a level. In the former case, β and γ can always be measured as well as the angle α.
Reference numeral 26 is a trigger sensor for synchronizing the work on the work table with the robot.
Reference numeral 20 denotes a central processing unit (hereinafter referred to as CPU), which performs control in the robot controller according to a control program stored in the program memory 18. That is, the execution of the calculation in the first calculation means 12 and the second calculation means 16, the fetching of the detection data from each detection means 22, 24, 26 to the data memory 10, and the execution of the calculation from the data memory 10 The operation command program, the rotation matrix, the parameter value, and the like are fetched.

以上、本発明の好適実施例について説明したが、本発明の技術思想は上述した実施例に限定されるものではなく、当業者であれば本発明に基づいて種々の変形を実施することができることは当然であり、そのような変形例は本発明の技術思想の範囲に含まれる。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the technical idea of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art can implement various modifications based on the present invention. Of course, such modifications are included in the scope of the technical idea of the present invention.

本発明の1実施例を示すもので、回転可能な水平面を有する円弧形状コンベアの部分平面を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows one Example of this invention and shows the partial plane of the circular arc conveyor which has a rotatable horizontal surface. 図1における分配位置指令値P1[0],P1[1]の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of distribution position command value P1 [0] in FIG. 1, and P1 [1]. 本発明の座標変換処理を例示する図である。It is a figure which illustrates the coordinate transformation process of this invention. 制御周期毎にエンコーダのパルスカウンタ値を、角度補正量dθに換算し、これをもとにワークテーブルの回転軸周りの補正用の回転行列を求めるための説明図である。It is explanatory drawing for calculating | requiring the rotation matrix for a correction | amendment around the rotating shaft of a work table based on this, converting the pulse counter value of an encoder into the angle correction amount d (theta) for every control period. 本発明の補正位置指令値の算出方法を例示する図である。It is a figure which illustrates the calculation method of the correction position command value of this invention. プログラム「MOVES P1」について動作した時の処理の流れを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the flow of a process when it operate | moves about program "MOVES P1". 直交座標系(X、Y、Z)において、X−Y平面即ち、水平面にあったワークテーブル面がY軸の周りでβだけ回転させたときに前記ワークテーブル面が傾斜して傾斜面SLFとなった状態を示す図である。In the Cartesian coordinate system (X, Y, Z), when the work table surface that is in the XY plane, that is, the horizontal plane is rotated by β around the Y axis, the work table surface is inclined to form the inclined surface SLF. It is a figure which shows the state which became. 図1乃至図6で説明した水平のワークテーブル面を持つ場合も含めた作業ロボットの制御を説明するための機能的制御ブロック線図である。It is a functional control block diagram for demonstrating control of the work robot including the case where it has the horizontal worktable surface demonstrated in FIG. 1 thru | or FIG. 作業ロボットの加工ヘッドが稜線を倣う動作を行うためのワークピースを示す図である。It is a figure which shows the workpiece for performing the operation | movement in which the process head of a working robot follows a ridgeline. コンベアに取付けられたエンコーダから、処理周期毎にパルスカウンタを読取り可能なシステムを例示する図である。It is a figure which illustrates the system which can read a pulse counter for every process period from the encoder attached to the conveyor. ワークに対する倣い動作が可能なプログラム中の 「MOVES P1」について動作した時の処理の流れを示すブロックである。It is a block showing the flow of processing when operating on “MOVES P1” in a program that can follow the workpiece.

符号の説明Explanation of symbols

10 データメモリ
10A 第1記憶手段
10B 第2記憶手段
12 第1演算手段
14 指定手段
16 第2演算手段
16A 回転演算機能(部)
16B 直線演算機能(部)
18 プログラムメモリ
20 CPU
22 第1検出手段
24 第2検出手段
26 トリガ同期センサ
28 サーボ系
ENC エンコーダ
SLF 傾斜面
RBT 作業ロボット
TB ワークテーブル
WHD ワーク加工ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Data memory 10A 1st memory | storage means 10B 2nd memory | storage means 12 1st calculating means 14 Specification means 16 2nd calculating means 16A Rotation calculating function (part)
16B Straight line calculation function (part)
18 Program memory 20 CPU
22 First detection means 24 Second detection means 26 Trigger synchronization sensor 28 Servo system ENC Encoder SLF Inclined surface RBT Work robot TB Worktable WHD Work machining head

Claims (3)

ワークと、同ワークを所定位置に搭載するワークテーブルと、同ワークテーブルとは別の位置に配置され当該ワークテーブル上のワークに対し加工作業を遂行する加工ヘッドを有する多関節型の作業ロボットと、前記加工ヘッドによる前記ワークに対する加工作業を遂行するよう加工ヘッドの姿勢を制御するロボット制御装置及び前記ワークテーブルの運動に基づく前記ワークの前記作業ロボットに対する相対的変位を検出する検出手段とを備えたシステムであって、
前記ロボット制御装置は、
前記ワークが作業ロボットに対して相対的に静止状態にあるとき前記加工作業を遂行せしめるための一連の作業指令手順からなる作業指令プログラムを貯蔵する第1記憶手段と、
同第1記憶手段から読み出された作業指令プログラムに基づいて前記作業ロボットの各駆動機構に対する第1指令値を生成する第1演算手段と、
前記ワークテーブルの移動に基づき前記ワークと作業ロボットとが相対的に移動状態にあるとき前記検出手段からの検出信号に基づいて前記第1演算手段から与えられる第1指令値を補正する第2演算手段と、
を備え、
前記検出手段は、前記ワークテーブルが回転運動する場合に前記作業ロボットに対する前記ワークテーブルの回転軸周りの回転角変位量α及び前記ワークテーブル回転軸のテーブル面への第1方向及び第2方向への傾斜角成分β、γをそれぞれ検出する第1および第2検出手段からなり、
前記第2演算手段は、前記第1検出手段からの検出信号である回転角変位量αと第2検出手段からの検出信号β、γとにより定義される回転行列を用いる回転演算機能を遂行すると共に、前記回転角変位量αは前記第1検出手段からの検出信号によりワークテーブルの回転運動中逐次与えられ、前記傾斜角成分は前記ワークテーブルの作業ロボットベース座標系に対する予め測定されたパラメータ値として与えられ、前記制御装置は前記回転行列ならびに前記パラメータ値α及びβ、γを貯蔵する第2記憶手段を備えていることを特徴とする多関節作業ロボットの駆動制御システム。
A workpiece, a work table on which the workpiece is mounted at a predetermined position, and an articulated work robot having a machining head arranged at a position different from the work table and performing a machining operation on the workpiece on the work table; A robot control device that controls a posture of the machining head so as to perform a machining operation on the workpiece by the machining head, and a detection unit that detects a relative displacement of the workpiece with respect to the work robot based on a motion of the work table. System,
The robot controller is
First storage means for storing a work command program comprising a series of work command procedures for performing the machining work when the workpiece is stationary relative to the work robot;
First calculation means for generating a first command value for each drive mechanism of the work robot based on a work command program read from the first storage means;
A second calculation for correcting a first command value given from the first calculation means based on a detection signal from the detection means when the work and the work robot are relatively moving based on the movement of the work table. Means,
With
When the work table rotates, the detection means rotates in a first direction and a second direction of the rotation angle displacement amount α around the rotation axis of the work table relative to the work robot and the table surface of the work table rotation axis. Comprising first and second detection means for detecting the inclination angle components β and γ, respectively,
The second calculation means performs a rotation calculation function using a rotation matrix defined by a rotation angle displacement amount α which is a detection signal from the first detection means and detection signals β and γ from the second detection means. In addition, the rotational angle displacement amount α is sequentially given during the rotational movement of the work table by a detection signal from the first detection means, and the tilt angle component is a parameter value measured in advance with respect to the work robot base coordinate system of the work table. The control apparatus includes a second storage unit that stores the rotation matrix and the parameter values α, β, and γ.
前記ワークテーブルはさらに直線移動が可能であって、前記第2演算手段は、前記ワークテーブルの直線移動に伴う補正量を生成する直線演算機能をさらに有し、前記制御装置には前記ワークテーブルの各運動状態に応じて前記第2演算手段の前記各演算機能を指定する指定手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載された多関節作業ロボットの駆動制御システム。The work table is further capable of linear movement, and the second calculation means further has a linear calculation function for generating a correction amount associated with the linear movement of the work table, and the control device includes the work table. 2. The drive control system for an articulated robot according to claim 1, further comprising designation means for designating each calculation function of the second calculation means in accordance with each motion state. 前記指定手段は前記第2演算手段の回転演算機能及び直線演算機能の両方を指定することを特徴とする請求項2に記載された多関節作業ロボットの駆動制御システム。The drive control system for an articulated work robot according to claim 2, wherein the specifying means specifies both the rotation calculation function and the straight line calculation function of the second calculation means.
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