JP4888374B2 - Robot motion control apparatus and motion control method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、目標点に対してパラメータを適用して座標変換を行うことでロボットの動作を制御するロボットの動作制御装置及びその動作制御方法に関する。   The present invention relates to a robot motion control apparatus and a motion control method for controlling a robot motion by performing coordinate transformation by applying a parameter to a target point.

ロボットの静的精度を向上させるためにパラメータの誤差を補正する手法が用いられており、そのパラメータの誤差を補正する手法としては、ロボットに多種の動作を行わせ、先端部(手先)の誤差が最小となるようにパラメータを導出する多点位置決め法が用いられている(例えば特許文献1,2参照)。
特開平6−304893号公報 特開昭60−218108号公報
In order to improve the static accuracy of the robot, a method for correcting the parameter error is used. As a method for correcting the parameter error, the robot performs various operations and the error of the tip (hand) is corrected. A multi-point positioning method for deriving parameters so that is minimized is used (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP-A-6-304893 JP 60-218108 A

ところで、上記した多点位置決め法は、測定点において誤差が最小となるようにパラメータを導出するため、測定点での動作に対してはロボットの静的精度が向上するが、測定点以外での動作に対してはロボットの静的精度が低下することになる。そのため、ロボットの動作空間(動作領域)の全体にわたって測定点を設定してパラメータを導出すれば良いものであるが、メカ要因以外の誤差や非線形性により、ロボットの動作空間の全体で精度が高いパラメータを導出することは困難である。その結果、ロボットの静的精度が低下することになり、ティーチングに要する時間が長期化するという問題がある。   By the way, since the multipoint positioning method described above derives parameters so that the error is minimized at the measurement point, the static accuracy of the robot is improved for the operation at the measurement point. The robot's static accuracy is reduced with respect to movement. Therefore, it is only necessary to derive parameters by setting measurement points over the entire robot motion space (motion region), but the accuracy of the entire robot motion space is high due to errors and non-linearities other than mechanical factors. It is difficult to derive parameters. As a result, there is a problem that the static accuracy of the robot is lowered and the time required for teaching is prolonged.

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロボットの静的精度を向上させることができ、ティーチングに要する時間を短縮することができるロボットの動作制御装置及びその動作制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to improve the static accuracy of the robot and shorten the time required for teaching and the operation of the robot. It is to provide a control method.

請求項1,6に記載した発明によれば、ロボットの動作空間の全体にわたって測定点を設定してパラメータを導出するのではなく、ロボットの動作空間を複数の領域に分割し、その分割した動作空間毎に測定点を設定してパラメータを導出し、その導出した動作空間毎のパラメータのうち目標点が属する動作空間のパラメータを選択し、目標点に対して当該選択したパラメータを適用して座標変換を行うことでロボットの動作を制御するようにしたので、目標点が属する動作空間が変化する毎に、分割した動作空間毎に設定した測定点で導出したパラメータを切換えて座標変換を行うことになり、メカ要因以外の誤差や非線形性による影響を受けることなく、ロボットの静的精度を向上させることができ、ティーチングに要する時間を短縮することができる。   According to the first and sixth aspects of the invention, instead of setting the measurement points over the entire robot motion space and deriving the parameters, the robot motion space is divided into a plurality of regions, and the divided motions are divided. Set the measurement point for each space to derive the parameter, select the parameter of the motion space to which the target point belongs from the parameters of the derived motion space, and apply the selected parameter to the target point to coordinate Since the robot movement is controlled by conversion, every time the motion space to which the target point belongs changes, the coordinate transformation is performed by switching the parameters derived at the measurement points set for each divided motion space. The static accuracy of the robot can be improved without being affected by errors other than mechanical factors and non-linearity, and the time required for teaching can be shortened. It is possible.

請求項2,7に記載した発明によれば、導出した動作空間毎のパラメータの導出精度を判定し、その導出した動作空間毎のパラメータの導出精度が一定値未満であることを判定すると、ロボットの動作空間を複数の領域に再分割し、その再分割した動作空間毎に測定点を再設定してパラメータを再導出するようにしたので、パラメータの導出精度を一定値以上に保つことができ、ロボットの静的精度を確実に向上させることができる。   According to the second and seventh aspects of the invention, when the parameter derivation accuracy for each derived motion space is determined, and it is determined that the parameter derivation accuracy for each derived motion space is less than a certain value, the robot Since the operation space is subdivided into multiple regions and the parameters are re-derived by resetting the measurement points for each sub-division operation space, the parameter derivation accuracy can be kept above a certain value. The static accuracy of the robot can be improved reliably.

請求項3,8に記載した発明によれば、ロボットの動作空間をx軸、y軸、z軸に、各先端部の姿勢を表すヨー角、ピッチ角、ロール角を加えた6次元領域で複数の領域に分割するようにしたので、x軸、y軸、z軸に、各先端部の姿勢を表すヨー角、ピッチ角、ロール角を加えた6次元領域において、ロボットの静的精度を向上させることができる。   According to the third and eighth aspects of the present invention, the robot motion space is a six-dimensional region in which the yaw angle, the pitch angle, and the roll angle representing the posture of each tip are added to the x axis, the y axis, and the z axis. Since the robot is divided into a plurality of regions, the static accuracy of the robot is improved in a six-dimensional region in which the yaw angle, the pitch angle, and the roll angle representing the posture of each tip are added to the x-axis, y-axis, and z-axis. Can be improved.

請求項4,9に記載した発明によれば、ロボットの動作空間を極座標系で複数の領域に分割するようにしたので、極座標系において、ロボットの静的精度を向上させることができる。   According to the fourth and ninth aspects of the invention, since the robot operation space is divided into a plurality of regions in the polar coordinate system, the static accuracy of the robot can be improved in the polar coordinate system.

以下、本発明を、垂直多関節型ロボットの動作を制御する制御装置に適用した一実施形態について、図面を参照して説明する。図2に示すように、産業用ロボット装置としてのロボット装置1は、垂直多関節型ロボット(以下、ロボットと称する)2と、ロボット2の動作を制御する制御装置3(本発明でいう動作制御手段、動作空間分割手段、パラメータ導出手段、パラメータ選択手段、導出精度判定手段)と、制御装置3に接続されているティーチングペンダント4とを備えて構成されている。   Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a control device for controlling the operation of a vertical articulated robot will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, a robot apparatus 1 as an industrial robot apparatus includes a vertical articulated robot (hereinafter referred to as a robot) 2 and a control device 3 for controlling the operation of the robot 2 (operation control in the present invention). Means, motion space dividing means, parameter derivation means, parameter selection means, derivation accuracy determination means) and a teaching pendant 4 connected to the control device 3.

ロボット2は、例えば6軸の垂直多関節を有するロボットであり、ベース5と、ベース5に水平方向に旋回可能に支持されているショルダ部6と、ショルダ部6に上下方向に旋回可能に支持されている下アーム7と、下アーム7に上下方向に旋回可能に支持されている第1の上アーム8と、第1の上アーム8の先端部に捻り回転可能に支持されている第2の上アーム9と、第2の上アーム9に上下方向に回転可能に支持されている手首10と、手首10に回転(捻り動作)可能に支持されているフランジ11とを備えて構成されている。   The robot 2 is a robot having, for example, a six-axis vertical articulated joint, and is supported by the base 5, a shoulder portion 6 supported by the base 5 so as to be able to turn in the horizontal direction, and supported by the shoulder portion 6 so as to be able to turn in the vertical direction. The lower arm 7, the first upper arm 8 supported by the lower arm 7 so as to be pivotable in the vertical direction, and the second upper arm 8 supported by the tip portion of the first upper arm 8 so as to be able to rotate. An upper arm 9, a wrist 10 supported by the second upper arm 9 so as to be rotatable in the vertical direction, and a flange 11 supported so as to be rotatable (twisted) by the wrist 10. Yes.

上記したベース5を含め、ショルダ部6、下アーム7、第1の上アーム8、第2の上アーム9、手首10及びフランジ11は、ロボット2におけるリンクとして機能し、ベース5を除く各リンクは、下段のリンクに対して回転関節により回転可能に連結されている。最先端のリンクであるフランジ11は、ワークを把持するためのハンド(図示せず)が取付け可能になっている。また、リンク同士を連結する回転関節には前段のリンク側に固定されているモータの回転を減速して次段のリンクに伝達する減速装置が設けられている。   The shoulder portion 6, the lower arm 7, the first upper arm 8, the second upper arm 9, the wrist 10, and the flange 11 including the base 5 described above function as links in the robot 2, and each link excluding the base 5 Is rotatably connected to the lower link by a rotary joint. A flange (not shown) for gripping a workpiece can be attached to the flange 11 which is the most advanced link. In addition, the rotary joint that connects the links is provided with a reduction gear that reduces the rotation of the motor fixed to the previous link and transmits it to the next link.

尚、本実施形態では、第1のリンクであるベース5と第2のリンクであるショルダ部6との間を連結する回転関節の関節軸を第1軸、第2のリンクであるショルダ部6と第3のリンクである下アーム7との間を連結する回転関節の関節軸を第2軸、第3のリンクである下アーム7と第4のリンクである第1の上アーム8との間を連結する回転関節の関節軸を第3軸、第4のリンクである第1の上アーム8と第5のリンクである第2の上アーム9との間を連結する回転関節の関節軸を第4軸、第5のリンクである第2の上アーム9と第6のリンクである手首10との間を連結する回転関節の関節軸を第5軸、第6のリンクである手首10と第7のリンクであるフランジ11との間を連結する回転関節の関節軸を第6軸として図示している。   In this embodiment, the joint axis of the rotary joint that connects the base 5 that is the first link and the shoulder portion 6 that is the second link is the first axis, and the shoulder portion 6 that is the second link. The joint axis of the rotary joint that connects between the first link and the lower arm 7 that is the third link is the second axis, and the lower arm 7 that is the third link and the first upper arm 8 that is the fourth link The joint axis of the rotary joint that connects between the first upper arm 8 that is the fourth link and the second upper arm 9 that is the fifth link is the third axis. The fourth axis, the fifth link as the fifth link, and the wrist 10 as the sixth link as the joint axis of the rotary joint that connects the second upper arm 9 as the fifth link and the wrist 10 as the sixth link. And the joint 11 of the rotary joint that connects the flange 11 that is the seventh link is shown as a sixth axis.

ロボット2の動作を制御する制御装置3は、図3に示すように、CPU12と、駆動回路13と、位置検出回路14とを備えて構成されている。CPU12には、ロボット2全体のシステムプログラムや動作プログラムを作成するためのロボット言語などを記憶するROM15及びロボット2の動作プログラムなどを記憶するRAM16が接続されていると共に、ティーチング作業を行なう際に使用するティーチングペンダント4が接続されている。ティーチングペンダント4は、図2に示すように、各種の操作部4a及び表示器4bを備えて構成されている。   As illustrated in FIG. 3, the control device 3 that controls the operation of the robot 2 includes a CPU 12, a drive circuit 13, and a position detection circuit 14. The CPU 12 is connected with a ROM 15 for storing a robot language for creating a system program and an operation program for the entire robot 2 and a RAM 16 for storing an operation program for the robot 2 and used for teaching work. Teaching pendant 4 is connected. As shown in FIG. 2, the teaching pendant 4 includes various operation units 4a and a display 4b.

位置検出回路14は、ショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11の位置を検出するためのもので、ショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11の駆動源であるモータ17に設けられているロータリエンコーダ18が接続されている。位置検出回路14は、ロータリエンコーダ18から入力する検出信号に基づいてベース5に対するショルダ部6の回転角度、ショルダ部6に対する下アーム7の回転角度、下アーム7に対する第1の上アーム8の回転角度、第1の上アーム8に対する第2の上アーム9の回転角度、第2の上アーム9に対する手首10の回転角度、手首10に対するフランジ11の回転角度を検出し、それら検出した位置検出情報をCPU12に出力する。そして、CPU12は、動作プログラムに基づいてショルダ部6、各アーム7〜9、手首10及びフランジ11を動作させる際に、位置検出回路14から入力する位置検出情報をフィードバック信号としてそれらの動作を制御する。   The position detection circuit 14 is for detecting the positions of the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11. The position detection circuit 14 is a drive source for the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11. A rotary encoder 18 provided in a certain motor 17 is connected. Based on the detection signal input from the rotary encoder 18, the position detection circuit 14 rotates the shoulder portion 6 with respect to the base 5, the lower arm 7 with respect to the shoulder 6, and the first upper arm 8 with respect to the lower arm 7. The angle, the rotation angle of the second upper arm 9 relative to the first upper arm 8, the rotation angle of the wrist 10 relative to the second upper arm 9, and the rotation angle of the flange 11 relative to the wrist 10 are detected, and the detected position detection information Is output to the CPU 12. The CPU 12 controls the operation of the shoulder unit 6, the arms 7 to 9, the wrist 10 and the flange 11 based on the operation program using the position detection information input from the position detection circuit 14 as a feedback signal. To do.

各リンクには、図2に示すように、3次元の座標が規定されている。このうち、床面に据え付けられるベース5の座標系は、不動の座標系としてロボット2の基準座標とされるものであり、ベース5の下端中心を原点とし、水平方向の2つの座標軸Xb,Yb及び垂直方向の1つの座標軸Zbが規定されている。他のリンクの座標系は、各回転関節の回転により基準座標上での位置と向きが変化し、CPU12は、位置検出回路14から入力するショルダ部6、各アーム7〜9、手首10、フランジ11の各回転関節の位置検出情報と予め記憶されている各関節の長さ情報とに基づいて各関節の座標の位置と向きとを座標変換の計算機能により基準座標上での位置と向きとに変換して認識する。   As shown in FIG. 2, three-dimensional coordinates are defined for each link. Among these, the coordinate system of the base 5 installed on the floor surface is a reference coordinate of the robot 2 as a stationary coordinate system, and the horizontal coordinate axes Xb and Yb are set with the center of the lower end of the base 5 as the origin. And one coordinate axis Zb in the vertical direction is defined. In the coordinate system of the other links, the position and orientation on the reference coordinates change due to the rotation of each rotary joint, and the CPU 12 receives the shoulder 6, the arms 7 to 9, the wrist 10, and the flange input from the position detection circuit 14. 11 based on the position detection information of each rotary joint and the length information of each joint stored in advance, the position and orientation of the coordinates of each joint are converted to the position and orientation on the reference coordinates by the coordinate conversion calculation function. Convert to and recognize.

また、上記した各関節の座標系のうちフランジ11の座標系は、フランジ11の先端面の回転中心を原点とし、フランジ11の先端面上で2つの座標軸Xm,Ym及びフランジ11の回転軸上で1つの座標軸Zmが規定されている。尚、これら座標軸Xm,Ym,Zmに対する回転角はヨー角RX、ピッチ角RY、ロール角RZで表される。   Of the coordinate systems of the joints described above, the coordinate system of the flange 11 has the rotation center of the tip surface of the flange 11 as the origin, the two coordinate axes Xm and Ym on the tip surface of the flange 11 and the rotation axis of the flange 11. Defines one coordinate axis Zm. Note that the rotation angles with respect to the coordinate axes Xm, Ym, and Zm are represented by a yaw angle RX, a pitch angle RY, and a roll angle RZ.

次に、上記した構成の作用について、図1及び図4を参照して説明する。
ロボット2のティーチング動作は、測定点の位置、測定点での姿勢、速度及び加速度により規定される。測定点の位置及び測定点での姿勢は、ティーチングペンダント4により実際にロボット2を動かしてロボット2の先端部であるフランジ11を測定点に移動させて所望の姿勢をとらせることで行われ、CPU12は、各モータ17の回転位置を検出するロータリエンコーダ18の検出信号に基づいて各リンク6〜11の基準座標上での位置を計算して各リンク6〜11の測定点の位置を計算すると共に、各リンク6〜11の座標について2つの座標軸の単位ベクトルの方向を計算して測定点での各リンク6〜11の姿勢を計算する。また、測定点での速度及び加速度は、ティーチングペンダント4から数値入力することで設定され、CPU12は、ティーチングペンダント4から入力した速度及び加速度に基づいて各リンク6〜10の速度及び加速度を計算する。
Next, the effect | action of an above-described structure is demonstrated with reference to FIG.1 and FIG.4.
The teaching operation of the robot 2 is defined by the position of the measurement point, the posture at the measurement point, the speed, and the acceleration. The position of the measurement point and the posture at the measurement point are performed by actually moving the robot 2 with the teaching pendant 4 and moving the flange 11 which is the tip of the robot 2 to the measurement point to take a desired posture. The CPU 12 calculates the positions of the links 6 to 11 on the reference coordinates based on the detection signal of the rotary encoder 18 that detects the rotational position of each motor 17 to calculate the positions of the measurement points of the links 6 to 11. At the same time, the directions of the unit vectors of the two coordinate axes are calculated for the coordinates of the links 6 to 11 to calculate the postures of the links 6 to 11 at the measurement points. Further, the speed and acceleration at the measurement point are set by inputting numerical values from the teaching pendant 4, and the CPU 12 calculates the speed and acceleration of each link 6 to 10 based on the speed and acceleration input from the teaching pendant 4. .

さて、制御装置3において、CPU12は、ロボット2の動作空間を複数の領域に分割する(ステップS1)。ここで、本実施形態では、図1に示すように、ロボット2の動作空間をS1(一点破線で示す空間),S2(二点鎖線で示す空間)に分割した例を示している。次いで、CPU12は、分割した動作空間毎に測定点(動作空間S1ではP1、動作空間S2ではP2)を設定し(ステップS2)、ティーチングペンダント4により実際にロボット2を動かしてロボット2の先端部(フランジ11)を測定点に移動させて所望の姿勢をとらせることで各測定点での3次元の位置データを取得する(ステップS3)。尚、動作空間の分割数や分割した動作空間での測定点の数は、動作指令の内容や動作範囲などの種々の要因を考慮して決定すれば良い。   Now, in the control device 3, the CPU 12 divides the operation space of the robot 2 into a plurality of regions (step S1). Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, an example is shown in which the motion space of the robot 2 is divided into S1 (a space indicated by a dashed line) and S2 (a space indicated by a two-dot chain line). Next, the CPU 12 sets measurement points (P1 in the operation space S1 and P2 in the operation space S2) for each of the divided operation spaces (step S2), and the robot 2 is actually moved by the teaching pendant 4 to move the tip of the robot 2 The three-dimensional position data at each measurement point is acquired by moving the (flange 11) to the measurement point and taking a desired posture (step S3). Note that the number of divisions of the motion space and the number of measurement points in the divided motion space may be determined in consideration of various factors such as the content of the motion command and the motion range.

次いで、CPU12は、その取得した3次元の位置データと測定点との誤差を計算し(ステップS4)、各測定点での誤差からDHパラメータを導出する(ステップS5)。この場合、CPU12は、DHパラメータとして回転軸iのx軸、y軸、z軸を基準に回転軸iから見た回転軸i+1の相対位置であるai、bi、di及び各軸方向の回転αi、βi、γiのうちの全て又は一部を導出する。   Next, the CPU 12 calculates an error between the acquired three-dimensional position data and the measurement point (step S4), and derives a DH parameter from the error at each measurement point (step S5). In this case, the CPU 12 uses ai, bi, di, which are relative positions of the rotation axis i + 1 viewed from the rotation axis i with reference to the x axis, the y axis, and the z axis of the rotation axis i as DH parameters, and the rotation αi in each axis direction. , Βi, and γi are derived.

そして、CPU12は、その導出したDHパラメータの導出精度が予め設定した一定値以上であるか否かを判定する(ステップS6)。ここで、CPU12は、導出したDHパラメータの導出精度が一定値以上でない(一定値未満である)と判定すると(ステップS6にて「NO」)、上記したステップS1に戻り、ステップS1〜S6を繰返して行う。つまり、CPU12は、導出したDHパラメータの導出精度が一定値以上になるまで、ロボット2の動作空間を複数の領域に再分割し、その再分割した動作空間毎に測定点を再設定してDHパラメータを再導出することで、分割した動作空間毎に一定値以上の導出精度を有するDHパラメータを導出する。   Then, the CPU 12 determines whether or not the derived accuracy of the DH parameter is equal to or higher than a predetermined value (step S6). If the CPU 12 determines that the derivation accuracy of the derived DH parameter is not equal to or greater than a certain value (less than a certain value) (“NO” in step S6), the CPU 12 returns to the above step S1 and performs steps S1 to S6. Repeat. In other words, the CPU 12 subdivides the motion space of the robot 2 into a plurality of regions until the derivation accuracy of the derived DH parameter becomes a certain value or more, and resets the measurement points for each of the subdivided motion spaces. By re-deriving the parameters, DH parameters having derivation accuracy of a certain value or more are derived for each divided motion space.

一方、CPU12は、導出したDHパラメータの導出精度が一定値以上であると判定すると(ステップS6にて「YES」)、ティーチングペンダント4から動作指令を入力した後(ステップS7)、その入力した動作指令の動作空間に応じたDHパラメータを選択し(ステップS8)、その選択したDHパラメータを適用して座標変換を行うことでロボット2の動作を制御する(ステップS9)。つまり、CPU12は、入力した動作指令における目標点が動作空間S1に属するものあれば、その動作空間S1の測定点で導出した一定値以上の導出精度を有するDHパラメータを適用して座標変換を行うことでロボット2の動作を制御し、また、入力した動作指令における目標点が動作空間S2に属するものあれば、その動作空間S2の測定点で導出した一定値以上の導出精度を有するDHパラメータを適用して座標変換を行うことでロボット2の動作を制御する。尚、CPU12は、動作指令が複数の動作空間に跨るときであれば、一連の動作内でDHパラメータが連続して変動しないようにヒステリシスを持たせてDHパラメータを切替える。   On the other hand, if the CPU 12 determines that the derivation accuracy of the derived DH parameter is equal to or greater than a certain value (“YES” in step S6), after inputting an operation command from the teaching pendant 4 (step S7), the input operation A DH parameter corresponding to the operation space of the command is selected (step S8), and the operation of the robot 2 is controlled by performing coordinate conversion by applying the selected DH parameter (step S9). That is, if the target point in the input motion command belongs to the motion space S1, the CPU 12 performs coordinate conversion by applying a DH parameter having a derivation accuracy equal to or greater than a certain value derived at the measurement point in the motion space S1. If the target point in the input motion command belongs to the motion space S2, the DH parameter having a derivation accuracy equal to or greater than a certain value derived at the measurement point in the motion space S2 is controlled. The operation of the robot 2 is controlled by applying the coordinate transformation by application. Note that the CPU 12 switches the DH parameter with hysteresis so that the DH parameter does not continuously vary within a series of operations when the operation command is over a plurality of operation spaces.

以上に説明したように本実施形態によれば、ロボット2の動作空間を複数の領域に分割し、その分割した動作空間毎に測定点を設定してDHパラメータを導出し、その導出した動作空間毎のDHパラメータのうち目標点が属する動作空間のDHパラメータを選択し、目標点に対して当該選択したDHパラメータを適用して座標変換を行うことでロボット2の動作を制御するようにしたので、目標点が属する動作空間が変化する毎に、動作空間毎に設定した測定点で導出したDHパラメータを切換えて座標変換を行うことになり、メカ要因以外の誤差や非線形性による影響を受けることなく、ロボット2の静的精度を向上させることができ、ティーチングに要する時間を短縮することができる。   As described above, according to the present embodiment, the motion space of the robot 2 is divided into a plurality of regions, measurement points are set for each of the divided motion spaces, DH parameters are derived, and the derived motion space. Since the DH parameter of the motion space to which the target point belongs is selected from each DH parameter, and the coordinate conversion is performed by applying the selected DH parameter to the target point, the operation of the robot 2 is controlled. Every time the operation space to which the target point belongs changes, coordinate conversion is performed by switching the DH parameter derived at the measurement point set for each operation space, which is affected by errors other than mechanical factors and non-linearity. In addition, the static accuracy of the robot 2 can be improved, and the time required for teaching can be shortened.

また、導出した動作空間毎のDHパラメータの導出精度を判定し、その導出した動作空間毎のDHパラメータの導出精度が一定値未満であると判定すると、ロボット2の動作空間を複数の領域に再分割し、その再分割した動作空間毎に測定点を再設定してDHパラメータを再導出するようにしたので、DHパラメータの導出精度を一定値以上に保つことができ、静的精度を確実に向上させることができる。   Further, the accuracy of deriving the DH parameter for each derived motion space is determined, and if the accuracy of deriving the DH parameter for each derived motion space is determined to be less than a certain value, the motion space of the robot 2 is re-divided into a plurality of regions. Since the DH parameters are re-derived by dividing and re-determining the measurement points for each sub-division operation space, the DH parameter derivation accuracy can be kept above a certain value, and the static accuracy can be ensured. Can be improved.

本発明は、上記した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のように変形又は拡張することができる。
垂直多関節型ロボットは、6軸のものに限られない。
ロボットの動作空間をx軸、y軸、z軸に、各先端部の姿勢を表すヨー角、ピッチ角、ロール角を加えた6次元領域で複数の領域に分割する構成に限らず、ロボットの動作空間を極座標系で複数の領域に分割しても良く、その場合は、極座標系においてロボットの静的精度を向上させることができる。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or expanded as follows.
The vertical articulated robot is not limited to the six-axis robot.
The robot motion space is not limited to a configuration in which a robot is divided into a plurality of regions in a six-dimensional region in which the yaw angle, pitch angle, and roll angle representing the posture of each tip are added to the x-axis, y-axis, and z-axis. The motion space may be divided into a plurality of regions in the polar coordinate system. In this case, the static accuracy of the robot can be improved in the polar coordinate system.

本発明の一実施形態を示すもので、分割した動作空間を概略的に示す図The figure which shows one Embodiment of this invention and shows the divided | segmented operation | movement space roughly 産業用ロボット装置の斜視図Perspective view of industrial robot device 機能ブロック図Functional block diagram フローチャートflowchart

符号の説明Explanation of symbols

図面中、2は垂直多関節型ロボット(ロボット)、3は制御装置(動作制御手段、動作空間分割手段、パラメータ導出手段、パラメータ選択手段、導出精度判定手段)である。   In the drawing, 2 is a vertical articulated robot (robot), and 3 is a control device (motion control means, motion space dividing means, parameter derivation means, parameter selection means, derivation accuracy determination means).

Claims (10)

目標点に対してパラメータを適用して座標変換を行うことでロボットの動作を制御する動作制御手段を備えたロボットの動作制御装置において、
前記ロボットの動作空間を複数の領域に分割する動作空間分割手段と、
前記動作空間分割手段により分割された動作空間毎に測定点を設定してパラメータを導出するパラメータ導出手段と、
前記パラメータ導出手段により導出された動作空間毎のパラメータのうち目標点が属する動作空間のパラメータを選択するパラメータ選択手段とを備え、
前記動作制御手段は、入力された動作命令における目標点に対して前記パラメータ選択手段により前記動作命令における目標点が属する動作空間のパラメータを適用して座標変換を行うことでロボットの動作を制御することを特徴とするロボットの動作制御装置。
In a robot motion control device comprising motion control means for controlling the motion of the robot by applying a coordinate transformation by applying parameters to the target point,
Motion space dividing means for dividing the robot's motion space into a plurality of regions;
Parameter derivation means for deriving parameters by setting measurement points for each of the operation spaces divided by the operation space division means;
Parameter selection means for selecting a parameter of the motion space to which the target point belongs among the parameters for each motion space derived by the parameter derivation means;
The operation control means, to the target point in the operation command input, the parameter selection means by controlling the operation of the robot by performing coordinate transformation by applying the parameters of the operating space in which the target point belongs in the operation instruction A motion control apparatus for a robot.
請求項1に記載したロボットの動作制御装置において、
前記パラメータ導出手段により導出された動作空間毎のパラメータの導出精度を判定する導出精度判定手段を備え、
前記パラメータ導出手段により導出された動作空間毎のパラメータの導出精度が一定値未満であることを前記導出精度判定手段が判定したときに、前記動作空間分割手段は、前記ロボットの動作空間を複数の領域に再分割し、前記パラメータ導出手段は、前記動作空間分割手段により再分割された動作空間毎に測定点を再設定してパラメータを再導出することを特徴とするロボットの動作制御装置。
The robot motion control apparatus according to claim 1,
Derivation accuracy determination means for determining the derivation accuracy of the parameter for each motion space derived by the parameter derivation means,
When the derivation accuracy determination unit determines that the derivation accuracy of the parameter for each operation space derived by the parameter derivation unit is less than a predetermined value, the operation space dividing unit determines that the operation space of the robot is a plurality of operation spaces. The robot motion control apparatus according to claim 1, wherein the parameter derivation unit re-divides the region into regions, and resets the measurement points for each of the motion spaces subdivided by the motion space division unit to re-derived the parameters.
請求項1又は2に記載したロボットの動作制御装置において、
前記動作空間分割手段は、前記ロボットの動作空間をx軸、y軸、z軸に、各先端部の姿勢を表すヨー角、ピッチ角、ロール角を加えた6次元領域で複数の領域に分割することを特徴とするロボットの動作制御装置。
In the robot motion control apparatus according to claim 1 or 2,
The movement space dividing means divides the movement space of the robot into a plurality of areas in a six-dimensional area obtained by adding a yaw angle, a pitch angle, and a roll angle representing the posture of each tip to the x axis, the y axis, and the z axis. A motion control apparatus for a robot.
請求項1又は2に記載したロボットの動作制御装置において、
前記動作空間分割手段は、前記ロボットの動作空間を極座標系で複数の領域に分割することを特徴とするロボットの動作制御装置。
In the robot motion control apparatus according to claim 1 or 2,
The robot motion control device, wherein the motion space dividing means divides the robot motion space into a plurality of regions in a polar coordinate system.
請求項1乃至4の何れかに記載したロボットの動作制御装置において、
前記パラメータ導出手段は、前記パラメータとして回転軸iのx軸、y軸、z軸を基準に回転軸iから見た回転軸i+1の相対位置であるai、bi、di及び各軸方向の回転αi、βi、γiのうちの全て又は一部を導出することを特徴とするロボットの動作制御装置。
The robot motion control apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The parameter deriving means includes ai, bi, di that are relative positions of the rotation axis i + 1 viewed from the rotation axis i with respect to the x axis, the y axis, and the z axis of the rotation axis i as the parameters, and the rotation αi in each axis direction. , Βi, γi, all or part of them is derived.
目標点に対してパラメータを適用して座標変換を行うことでロボットの動作を制御する方法において、
前記ロボットの動作空間を複数の領域に分割し、その分割した動作空間毎に測定点を設定してパラメータを導出し、その導出した動作空間毎のパラメータのうち入力された動作命令における目標点が属する動作空間のパラメータを選択し、前記動作命令における目標点に対して当該選択したパラメータを適用して座標変換を行うことでロボットの動作を制御することを特徴とするロボットの動作制御方法。
In a method for controlling robot movement by applying coordinate transformation to a target point and performing coordinate transformation,
The robot's motion space is divided into a plurality of regions, parameters are derived by setting measurement points for each of the divided motion spaces, and the target points in the input motion command among the parameters for the derived motion spaces are A robot motion control method comprising : selecting a parameter of a motion space to which the robot belongs and applying the selected parameter to a target point in the motion command to perform coordinate transformation to control the robot motion.
請求項6に記載したロボットの動作制御方法において、
導出した動作空間毎のパラメータの導出精度を判定し、その導出した動作空間毎のパラメータの導出精度が一定値未満であることを判定したときに、前記ロボットの動作空間を複数の領域に再分割し、その再分割した動作空間毎に測定点を再設定してパラメータを再導出することを特徴とするロボットの動作制御方法。
The robot operation control method according to claim 6,
Determining the derivation accuracy of the parameters for each derived motion space, and subdividing the robot's motion space into multiple regions when it is determined that the derivation accuracy of the parameters for each derived motion space is less than a certain value Then, the robot motion control method is characterized in that the measurement points are reset for each of the subdivided motion spaces and the parameters are derived again.
請求項6又は7に記載したロボットの動作制御方法において、
前記ロボットの動作空間をx軸、y軸、z軸に、各先端部の姿勢を表すヨー角、ピッチ角、ロール角を加えた6次元領域で複数の領域に分割することを特徴とするロボットの動作制御方法。
The robot motion control method according to claim 6 or 7,
A robot characterized in that an operation space of the robot is divided into a plurality of regions by a six-dimensional region obtained by adding a yaw angle, a pitch angle, and a roll angle representing the posture of each tip to the x-axis, y-axis, and z-axis. Operation control method.
請求項6又は7に記載したロボットの動作制御方法において、
前記ロボットの動作空間を極座標系で複数の領域に分割することを特徴とするロボットの動作制御方法。
The robot motion control method according to claim 6 or 7,
A robot motion control method, wherein the robot motion space is divided into a plurality of regions in a polar coordinate system.
請求項6乃至9の何れかに記載したロボットの動作制御方法において、
前記パラメータとして回転軸iのx軸、y軸、z軸を基準に回転軸iから見た回転軸i+1の相対位置であるai、bi、di及び各軸方向の回転αi、βi、γiのうちの全て又は一部を導出することを特徴とするロボットの動作制御方法。
The robot motion control method according to any one of claims 6 to 9,
Among the parameters, ai, bi, di that are relative positions of the rotation axis i + 1 viewed from the rotation axis i with respect to the x axis, the y axis, and the z axis of the rotation axis i, and rotations αi, βi, γi in the respective axis directions A robot motion control method characterized by deriving all or part of the above.
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