JP5857845B2 - Robot system - Google Patents
Robot system Download PDFInfo
- Publication number
- JP5857845B2 JP5857845B2 JP2012076958A JP2012076958A JP5857845B2 JP 5857845 B2 JP5857845 B2 JP 5857845B2 JP 2012076958 A JP2012076958 A JP 2012076958A JP 2012076958 A JP2012076958 A JP 2012076958A JP 5857845 B2 JP5857845 B2 JP 5857845B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power supply
- voltage
- motor
- arm
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 78
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 34
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 29
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 claims description 14
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 22
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Manipulator (AREA)
Description
本発明は、ロボットに供給される電源電圧を制御するロボットシステムに関する。 The present invention relates to a robot system that controls a power supply voltage supplied to a robot.
従来、アームを有するロボットが加速区間、もしくは等速区間にあるときに、手先位置計算部で計算した手先位置と目標軌道である直線との偏差を求め、この偏差が許容値以上の場合に、判別信号を出力するものがある(例えば、特許文献1参照)。そして、このような場合には、一般に位置指令値や速度指令値を補正することにより、手先位置の軌道を修正している。 Conventionally, when a robot having an arm is in an acceleration section or a constant speed section, a deviation between the hand position calculated by the hand position calculation unit and a straight line that is a target trajectory is obtained, and when this deviation is greater than or equal to an allowable value, Some output a discrimination signal (see, for example, Patent Document 1). In such a case, the trajectory of the hand position is generally corrected by correcting the position command value and the speed command value.
ところで、ロボットの減速区間において、ロボットを駆動するモータにより回生発電を行い、回生発電により生じた回生エネルギをコンデンサに蓄積するものがある(例えば、特許文献2参照)。回生発電時に、コンデンサの接続された電源ラインの電圧が上限値よりも上昇した場合には、回生抵抗に電流を流して回生エネルギを消費させる必要がある。この場合はエネルギ損失が生じることとなるため、コンデンサに蓄積する回生エネルギを増やすことが望ましい。 By the way, in the deceleration section of the robot, there is one that performs regenerative power generation by a motor that drives the robot and accumulates regenerative energy generated by the regenerative power generation in a capacitor (for example, see Patent Document 2). At the time of regenerative power generation, if the voltage of the power supply line to which the capacitor is connected rises above the upper limit value, it is necessary to flow the regenerative resistor to consume regenerative energy. In this case, since energy loss occurs, it is desirable to increase the regenerative energy accumulated in the capacitor.
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、ロボットの動作軌道の精度を維持しつつ、回生エネルギの損失を抑制することのできるロボットシステムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a main object of the present invention is to provide a robot system that can suppress the loss of regenerative energy while maintaining the accuracy of the motion trajectory of the robot.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
第1の手段は、ロボットシステムであって、電源から電源ラインへ供給される電源電圧の高さを調節する電圧調節部と、前記電源ラインを通じて前記電源電圧が供給されるモータ、及び前記モータにより駆動されるアームを有するロボットと、前記アームの位置を検出する位置検出部と、前記電源ラインに並列接続されたコンデンサと、回生抵抗及びスイッチ部が直列に接続された直列接続体であって、前記電源ラインに並列接続された前記直列接続体と、前記電源ラインの電圧を検出する電圧検出部と、前記位置検出部により検出される前記アームの位置に基づいて、前記アームを目標位置まで動作させるように前記モータの駆動を制御するとともに、前記モータの減速時に前記モータにより回生発電をさせて回生電流を前記電源ラインに供給させ、前記電圧検出部により検出される前記電源ラインの電圧が所定電圧よりも高い場合に前記スイッチ部を閉じる制御部と、を備え、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差に基づいて、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させることを特徴とする。 The first means is a robot system, comprising: a voltage adjusting unit that adjusts a level of a power supply voltage supplied from a power supply to a power supply line; a motor to which the power supply voltage is supplied through the power supply line; and the motor. A series connection body in which a robot having an arm to be driven, a position detection unit for detecting the position of the arm, a capacitor connected in parallel to the power supply line, and a regenerative resistor and a switch unit are connected in series; Based on the series connection body connected in parallel to the power supply line, a voltage detection unit for detecting the voltage of the power supply line, and the position of the arm detected by the position detection unit, the arm is moved to a target position. And controlling the driving of the motor so that the motor generates regenerative power when the motor decelerates, and the regenerative current is supplied to the power line. A control unit that closes the switch unit when the voltage of the power supply line detected by the voltage detection unit is higher than a predetermined voltage, and the control unit is detected by the position detection unit. The power supply voltage is raised by the voltage adjusting unit based on a deviation between the arm position and the target position.
上記構成によれば、電圧調節部により、電源から電源ラインへ供給される電源電圧の高さが調節される。そして、ロボットにおいて、電源ラインを通じてモータへ電源電圧が供給され、モータによりアームが駆動される。制御部は、位置検出部により検出されるアームの位置に基づいて、アームを目標位置まで動作させるようにモータの駆動を制御する。また、制御部は、モータの減速時にモータにより回生発電をさせ、回生電流を電源ラインに供給させる。このため、電源ラインに並列接続されたコンデンサが回生電流によって充電され、回生エネルギがコンデンサに蓄積される。このとき、電圧検出部により検出される電源ラインの電圧が所定電圧よりも高い場合には、スイッチ部が閉じられる。このため、過剰な回生エネルギが回生抵抗で消費され、回生電流により電圧調節部が損傷することを抑制することができる。 According to the above configuration, the height of the power supply voltage supplied from the power supply to the power supply line is adjusted by the voltage adjustment unit. In the robot, a power supply voltage is supplied to the motor through the power supply line, and the arm is driven by the motor. The control unit controls driving of the motor so as to move the arm to the target position based on the position of the arm detected by the position detection unit. Further, the control unit causes the motor to generate regenerative power when the motor decelerates and supplies the regenerative current to the power supply line. For this reason, the capacitor connected in parallel to the power supply line is charged by the regenerative current, and the regenerative energy is stored in the capacitor. At this time, when the voltage of the power supply line detected by the voltage detection unit is higher than a predetermined voltage, the switch unit is closed. For this reason, excessive regenerative energy is consumed by regenerative resistance, and it can control that a voltage regulation part is damaged by regenerative current.
ここで、モータに供給される電源電圧が高いほどモータの応答性が向上するため、電源電圧が高いほどアームの動作軌道の精度が高くなる。しかしながら、電源電圧を高く設定した場合には、電源電圧と上記所定電圧との差が小さくなり、電源ラインに上記回生電流が供給された時に電源ラインの電圧が所定電圧まで上昇し易くなる。このため、回生エネルギを回生抵抗で消費させる機会が増え、エネルギ損失が増大することとなる。この点、制御部は、位置検出部により検出されるアームの位置と目標位置との偏差に基づいて、電源ラインへ供給される電源電圧を電圧調節部により上昇させる。このため、上記偏差に基づいて、モータの応答性、ひいてはアームの動作軌道の精度を向上させることができる。したがって、電源電圧を低く設定しておくことができ、回生エネルギを回生抵抗で消費させる機会を減らして、コンデンサに蓄積する回生エネルギを増やすことができる。その結果、アームの動作軌道の精度を維持しつつ、回生エネルギの損失を抑制することができる。 Here, the higher the power supply voltage supplied to the motor, the better the response of the motor. Therefore, the higher the power supply voltage, the higher the accuracy of the arm trajectory. However, when the power supply voltage is set high, the difference between the power supply voltage and the predetermined voltage becomes small, and when the regenerative current is supplied to the power supply line, the voltage of the power supply line easily rises to the predetermined voltage. For this reason, the opportunity to consume regenerative energy by regenerative resistance increases, and energy loss will increase. In this regard, the control unit causes the voltage adjustment unit to increase the power supply voltage supplied to the power supply line based on the deviation between the arm position detected by the position detection unit and the target position. For this reason, the responsiveness of the motor, and thus the accuracy of the arm trajectory can be improved based on the deviation. Therefore, the power supply voltage can be set low, the chance of consuming the regenerative energy with the regenerative resistor can be reduced, and the regenerative energy accumulated in the capacitor can be increased. As a result, the loss of regenerative energy can be suppressed while maintaining the accuracy of the arm motion trajectory.
第2の手段では、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差が第1閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる。 In the second means, the controller adjusts the power supply voltage by the voltage adjuster on condition that a deviation between the position of the arm detected by the position detector and the target position exceeds a first threshold. To raise.
上記構成によれば、上記偏差が第1閾値を超えた場合には電源電圧が上昇させられるため、この偏差が第1閾値を超えて大きくことなることを抑制することができる。一方、上記偏差が第1閾値を超えるまでは電源電圧が上昇させられないため、コンデンサに回生エネルギを蓄積することを優先させることができる。 According to the above configuration, since the power supply voltage is increased when the deviation exceeds the first threshold, it is possible to suppress the deviation from exceeding the first threshold. On the other hand, since the power supply voltage cannot be increased until the deviation exceeds the first threshold value, priority can be given to accumulating regenerative energy in the capacitor.
第3の手段では、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差の変化速度が第2閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる。 In the third means, the voltage adjustment unit may control the control unit on condition that a change speed of a deviation between the arm position detected by the position detection unit and the target position exceeds a second threshold value. The power supply voltage is increased.
上記構成によれば、上記偏差の変化速度が第2閾値を超えた場合には電源電圧が上昇させられるため、この偏差が拡大する可能性が高い場合に偏差の拡大を抑制することができる。一方、上記偏差の変化速度が第2閾値を超えるまでは電源電圧が上昇させられないため、コンデンサに回生エネルギを蓄積することを優先させることができる。 According to the above configuration, since the power supply voltage is increased when the deviation change rate exceeds the second threshold, it is possible to suppress the deviation from increasing when the deviation is likely to increase. On the other hand, since the power supply voltage cannot be increased until the deviation change rate exceeds the second threshold value, priority can be given to storing regenerative energy in the capacitor.
第4の手段では、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差の変化速度が大きいほど、前記電圧調節部により前記電源電圧を大きく上昇させる。 In the fourth means, the control unit increases the power supply voltage by the voltage adjustment unit as the change rate of the deviation between the arm position detected by the position detection unit and the target position increases.
上記構成によれば、上記偏差の変化速度が大きいほど電源電圧が大きく上昇させられるため、必要に応じて適切にモータの応答性を向上させることができる。その結果、アームの動作軌道の精度を向上させつつ、コンデンサに蓄積する回生エネルギを更に増やすことができる。 According to the above configuration, since the power supply voltage is greatly increased as the change rate of the deviation is increased, the motor response can be appropriately improved as necessary. As a result, it is possible to further increase the regenerative energy accumulated in the capacitor while improving the accuracy of the arm trajectory.
第5の手段のように、前記アームは、複数の回転部と複数の前記モータとを含み、各回転部が各モータにより駆動されるものであり、前記位置検出部は、各モータの回転位置を検出し、前記制御部は、前記位置検出部により検出される各モータの回転位置に基づいて、各モータを目標回転位置まで動作させるように各モータの駆動を制御し、前記位置検出部により検出される所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差に基づいて、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させるといった構成を採用することもできる。こうした構成によれば、複数の回転部と複数のモータとを含み、各回転部が各モータにより駆動されるアームを有するロボットにおいて、アームの動作軌道の精度を維持しつつ、回生エネルギの損失を抑制することができる。 As in the fifth means, the arm includes a plurality of rotating portions and a plurality of motors, each rotating portion is driven by each motor, and the position detecting portion is a rotational position of each motor. And the control unit controls driving of each motor to operate each motor to a target rotation position based on the rotational position of each motor detected by the position detection unit, and the position detection unit A configuration in which the power supply voltage is increased by the voltage adjustment unit based on a deviation between the detected rotational position of the predetermined motor and the target rotational position may be employed. According to such a configuration, in a robot that includes a plurality of rotating units and a plurality of motors, and each rotating unit is driven by each motor, the loss of regenerative energy can be reduced while maintaining the accuracy of the arm motion trajectory. Can be suppressed.
第6の手段では、前記所定モータは、前記アームの先端から最も離れた前記回転部を駆動するモータであり、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が第3閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる。 In a sixth means, the predetermined motor is a motor that drives the rotating unit farthest from the tip of the arm, and the control unit detects the rotation position of the predetermined motor detected by the position detecting unit and the On the condition that the deviation from the target rotation position exceeds the third threshold value, the power supply voltage is raised by the voltage adjusting unit.
複数の回転部と複数のモータとを含むアームでは、一般にアームの先端から最も離れた回転部を駆動するモータの定格出力が最も大きい。そして、定格出力の大きいモータほど、回生発電により生じる電力が大きくなるため、回生エネルギの損失を抑制する効果が高くなる。 In an arm including a plurality of rotating parts and a plurality of motors, the rated output of the motor that drives the rotating part farthest from the tip of the arm is generally the largest. And since the electric power which arises by regenerative power generation becomes large as the motor with a large rated output, the effect which suppresses the loss of regenerative energy becomes high.
この点、上記構成によれば、アームの先端から最も離れた回転部を駆動するモータにおいて、上記偏差が第3閾値を超えた場合に電源電圧が上昇させられ、上記偏差が第3閾値を超えるまでは電源電圧が上昇させられない。したがって、コンデンサに蓄積する回生エネルギを更に増やすことができる。さらに、アームの先端から最も離れた回転部ほど、アームの動作軌道に及ぼす影響が大きい。したがって、アームの先端から最も離れた回転部を駆動するモータにおいて、上記偏差が第3閾値を超えて大きくなることを抑制することにより、アームの動作軌道の精度を効果的に向上させることができる。 In this regard, according to the above configuration, in the motor that drives the rotating part farthest from the tip of the arm, the power supply voltage is increased when the deviation exceeds the third threshold, and the deviation exceeds the third threshold. Until the power supply voltage cannot be raised. Therefore, the regenerative energy stored in the capacitor can be further increased. Furthermore, the rotating part that is farthest from the tip of the arm has a greater influence on the motion trajectory of the arm. Therefore, in the motor that drives the rotating part farthest from the tip of the arm, it is possible to effectively improve the accuracy of the arm trajectory by suppressing the deviation from exceeding the third threshold value. .
第7の手段では、前記所定モータは複数の前記モータを含み、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が第3閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させ、前記第3閾値は、前記アームの先端から離れた前記回転部を駆動するモータであるほど大きく設定されている。 In a seventh means, the predetermined motor includes a plurality of the motors, and the control unit has a deviation between a rotational position of the predetermined motor detected by the position detection unit and the target rotational position exceeding a third threshold value. As a result, the power supply voltage is increased by the voltage adjusting unit, and the third threshold value is set to be larger as the motor drives the rotating unit away from the tip of the arm.
上述したように、定格出力の大きいモータ、すなわちアームの先端から離れた回転部を駆動するモータほど、回生発電により生じる電力が大きくなるため、回生エネルギの損失を抑制する効果が高くなる。この点、上記構成によれば、上記第3閾値は、アームの先端から離れた回転部を駆動するモータであるほど大きく設定されているため、定格出力の大きいモータほど上記偏差を大きく許容することができる。したがって、回生エネルギを回生抵抗で消費させる機会を減らした場合に、コンデンサに蓄積する回生エネルギを効果的に増やすことができる。 As described above, a motor with a large rated output, that is, a motor that drives a rotating portion that is distant from the tip of the arm has a larger electric power generated by regenerative power generation, so that the effect of suppressing the loss of regenerative energy becomes higher. In this regard, according to the above-described configuration, the third threshold value is set to be larger as the motor drives the rotating unit far from the tip of the arm. Therefore, the motor having a higher rated output allows a larger deviation. Can do. Therefore, when the opportunity to consume the regenerative energy with the regenerative resistor is reduced, the regenerative energy accumulated in the capacitor can be effectively increased.
第8の手段では、前記所定モータは複数の前記モータを含み、前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が第3閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させ、前記第3閾値は、前記アームの先端から離れた前記回転部を駆動するモータであるほど小さく設定されている。 In an eighth means, the predetermined motor includes a plurality of the motors, and the control unit detects that a deviation between the rotation position of the predetermined motor detected by the position detection unit and the target rotation position exceeds a third threshold value. As a result, the power supply voltage is increased by the voltage adjusting unit, and the third threshold value is set to be smaller as the motor drives the rotating unit away from the tip of the arm.
上述したように、アームの先端から離れた回転部ほどアームの動作軌道に及ぼす影響が大きいため、上記偏差が第3閾値を超えて大きくなることを抑制することで、アームの動作軌道の精度を向上させる効果が高くなる。この点、上記構成によれば、上記第3閾値は、アームの先端から離れた回転部を駆動するモータであるほど小さく設定されているため、アームの動作軌道に及ぼす影響が大きいモータほど上記偏差の許容が小さくなる。したがって、上記偏差が第3閾値を超えて大きくなることを抑制した場合に、アームの動作軌道の精度を効果的に向上させることができる。 As described above, since the rotating part farther from the tip of the arm has a greater influence on the arm trajectory, the accuracy of the arm trajectory can be improved by suppressing the deviation from exceeding the third threshold. The effect to improve becomes high. In this regard, according to the above-described configuration, the third threshold value is set to be smaller as the motor drives the rotating unit far from the tip of the arm. The tolerance of becomes smaller. Therefore, when the deviation is suppressed from exceeding the third threshold value, the accuracy of the arm motion trajectory can be effectively improved.
第9の手段では、前記制御部は、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させた後、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が、前記第3閾値よりも小さく設定された第4閾値未満となったことを条件として、前記電圧調節部による前記電源電圧の上昇を解除する。 In a ninth means, the control unit raises the power supply voltage by the voltage adjusting unit, and then a deviation between the rotation position of the predetermined motor detected by the position detection unit and the target rotation position is The increase in the power supply voltage by the voltage adjustment unit is canceled on the condition that the voltage is less than the fourth threshold set smaller than the third threshold.
上記構成によれば、電圧調節部により電源電圧を上昇させた後、上記偏差が第3閾値よりも小さく設定された第4閾値未満となるまでは、電圧調節部による電源電圧の上昇が解除されない。そして、上記偏差が第4閾値未満となった場合に、電圧調節部による電源電圧の上昇が解除される。したがって、電圧調節部による電源電圧の上昇とその解除が繰り返されることを抑制することができるとともに、アームの動作軌道の精度をより確実に向上させることができる。 According to the above configuration, after the power supply voltage is increased by the voltage adjustment unit, the increase of the power supply voltage by the voltage adjustment unit is not canceled until the deviation is less than the fourth threshold value set to be smaller than the third threshold value. . And when the said deviation becomes less than a 4th threshold value, the raise of the power supply voltage by a voltage adjustment part is cancelled | released. Therefore, it is possible to suppress the increase and release of the power supply voltage by the voltage adjusting unit, and to improve the accuracy of the arm operation trajectory more reliably.
第10の手段では、前記制御部は、前記アームを前記目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定するCP制御と、前記アームを前記目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御とを切り替える切替部を備え、前記切替部により前記PTP制御に切り替えられている場合に、前記電圧調節部により前記電源電圧を前記所定電圧よりも低い初期電圧で一定にさせ、前記切替部により前記CP制御に切り替えられている場合に、前記電圧調節部により前記電源電圧を前記初期電圧にさせるとともに、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差が第1閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる。 In the tenth means, the control unit sets the operation locus when the arm is moved to the target position, and the PTP control does not set the operation locus when the arm is moved to the target position. When the switching unit switches to the PTP control, the voltage adjustment unit makes the power supply voltage constant at an initial voltage lower than the predetermined voltage, and the switching unit switches the CP When switched to control, the voltage adjustment unit causes the power supply voltage to be the initial voltage, and a deviation between the arm position and the target position detected by the position detection unit exceeds a first threshold value. On the condition that the power supply voltage is raised by the voltage adjusting unit.
本願発明者は、ロボットの一連の動作が、動作軌道の精度を要求する組立加工・ピッキング作業(CP制御)と、単なる移動で済む搬送・移動作業(PTP制御)との結合で構成されていることに着目した。この点、上記構成によれば、切替部により、アームを目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定するCP制御と、アームを目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御とが切り替えられる。 The inventor of the present application consists of a combination of assembly / picking work (CP control) that requires the accuracy of the motion trajectory and transport / moving work (PTP control) that requires simple movement. Focused on that. In this regard, according to the above configuration, the switching unit switches between the CP control that sets the operation locus when the arm is moved to the target position and the PTP control that does not set the operation locus when the arm is moved to the target position. It is done.
そして、切替部によりPTP制御に切り替えられている場合に、電圧調節部により電源電圧が上記所定電圧よりも低い初期電圧で一定にさせられる。このため、アームを目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御、すなわち単なる移動で済む搬送・移動作業では、回生エネルギを回生抵抗で消費させる機会を減らして、コンデンサに蓄積する回生エネルギを増やすことができる。 When the switching unit switches to the PTP control, the voltage adjustment unit makes the power supply voltage constant at an initial voltage lower than the predetermined voltage. For this reason, in PTP control that does not set an operation trajectory when the arm is moved to the target position, that is, transfer / moving work that requires only simple movement, the regenerative energy accumulated in the capacitor is reduced by reducing the chance of regenerative energy consumption. Can be increased.
一方、切替部によりCP制御に切り替えられている場合に、電圧調節部により電源電圧が上記初期電圧にされるとともに、位置検出部により検出されるアームの位置と目標位置との偏差が第1閾値を超えたことを条件として、電圧調節部により電源電圧が上昇させられる。このため、動作軌道の精度が要求されるCP制御では、アームの動作軌道の精度を向上させることができる。 On the other hand, when the switching unit is switched to the CP control, the power supply voltage is set to the initial voltage by the voltage adjusting unit, and the deviation between the arm position detected by the position detecting unit and the target position is the first threshold value. The power supply voltage is raised by the voltage adjustment unit on the condition that the voltage exceeds. For this reason, in the CP control that requires the accuracy of the motion trajectory, the accuracy of the arm motion trajectory can be improved.
したがって、動作軌道の精度が要求されないPTP制御では、コンデンサに蓄積する回生エネルギを増やすことを優先し、動作軌道の精度が要求されるCP制御では、コンデンサに蓄積する回生エネルギを増やしつつ、動作軌道の精度を維持することができる。 Therefore, in the PTP control where the accuracy of the operation trajectory is not required, priority is given to increasing the regenerative energy accumulated in the capacitor, and in the CP control where the accuracy of the operation trajectory is required, the regenerative energy accumulated in the capacitor is increased while the operation trajectory is increased. Accuracy can be maintained.
以下、一実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、多関節ロボットの動作を制御するロボットシステムとして具体化している。 Hereinafter, an embodiment will be described with reference to the drawings. This embodiment is embodied as a robot system that controls the operation of an articulated robot.
図1は、ロボットシステム10を示すブロック図である。ロボットシステム10は、ロボット11、電源ユニット20、インバータ回路30、制御部60等を備えている。ロボット11は、アーム50等を備えている。なお、電源ユニット20、インバータ回路30、及び制御部60は、ロボットコントローラを構成する。
FIG. 1 is a block diagram showing a
電源ユニット20(電圧調節部)は、3相200Vの商用交流電源14(外部電源)に接続されている。電源ユニット20は、整流回路、コイル、コンデンサ21、スイッチング素子22,23等を備えている。コンデンサ21は、電源ライン15a,15bに並列に接続されている。スイッチング素子22,23は、電界効果トランジスタ(FET)等で形成されている。スイッチング素子22は電源ライン15a,15bに直列に接続されており、スイッチング素子23は電源ライン15a,15bに並列に接続されている。そして、電源ユニット20は、スイッチング素子22をONにした状態で、スイッチング素子23をPWM制御(デューティ制御)することにより、電源14から電源ライン15a,15bへ供給される電源電圧Vbの高さを調節する。
The power supply unit 20 (voltage adjusting unit) is connected to a three-phase 200 V commercial AC power supply 14 (external power supply). The
抵抗25(回生抵抗)及びスイッチング素子26(スイッチ部)を直列に接続した直列接続体が、電源ライン15a,15bに並列に接続されている。スイッチング素子26は、電界効果トランジスタ等で形成されている。また、電源ライン15a,15bには、電圧センサ27が並列に接続されている。電圧センサ27(電圧検出部)は、電源ライン15a,15bの電源電圧Vbを検出する。 A series connection body in which a resistor 25 (regenerative resistor) and a switching element 26 (switch unit) are connected in series is connected in parallel to the power supply lines 15a and 15b. The switching element 26 is formed of a field effect transistor or the like. A voltage sensor 27 is connected in parallel to the power supply lines 15a and 15b. The voltage sensor 27 (voltage detection unit) detects the power supply voltage Vb of the power supply lines 15a and 15b.
電源ライン15a,15bには、複数のインバータ回路30(1つのみ図示)が並列に接続されている。複数のインバータ回路30には、ロボット11のアーム50における複数の回転部51をそれぞれ駆動する複数のモータ52がそれぞれ接続されている。各モータ52には、回転位置を検出するエンコーダ53(位置検出部)が設けられている。
A plurality of inverter circuits 30 (only one is shown) are connected in parallel to the power supply lines 15a and 15b. A plurality of
各インバータ回路30は、6個のスイッチング素子31を三相ブリッジ接続するとともに、各スイッチング素子31と並列にフライホイールダイオード32を接続した周知のものである。スイッチング素子31は、バイポーラ型パワートランジスタ等で形成されている。各インバータ回路30において、スイッチング素子31がPWM制御されることにより、各インバータ回路30から各モータ52へ供給される電圧が制御される。各モータ52へ供給される電流が電流センサ35により検出される。
Each
制御部60は、電源制御部61、軌道生成部62、位置・速度制御部63、電流制御部64、PWM回路65、及びドライブ回路66等を備えている。
The control unit 60 includes a power
各モータ52に設けられたエンコーダ53の出力は、軌道生成部62、位置・速度制御部63、及び電流制御部64へそれぞれ入力される。軌道生成部62は、アーム50が行う動作、及び各エンコーダ53により検出された各モータ52の回転位置(各回転部51の回転位置)に基づいて、アーム50の動作軌道(目標位置)及び各モータ52の目標回転位置(各回転部51の目標回転位置)を算出する。位置・速度制御部63は、軌道生成部62により算出された各モータ52の目標回転位置、及び検出された各モータ52の回転位置に基づいて、各モータ52の目標回転速度(各回転部51の目標回転速度)、及び各モータ52の目標トルクを算出する。電流制御部64は、位置・速度制御部63により算出された各モータ52の目標トルク、各電流センサ35により検出された電流、並びに検出された各モータ52の回転位置に基づいて、インバータ回路30からモータ52へ供給する目標電流を算出する。PWM回路65は、電流制御部64により算出された目標電流に基づいて、各インバータ回路30の各スイッチング素子31を制御するPWM信号を出力する。ドライブ回路66は、PWM回路から出力されたPWM信号に基づいて、各インバータ回路30の各スイッチング素子31を駆動する。これにより、各モータ52(アーム50)を目標回転位置(目標位置)まで動作させるように、各モータ52の駆動が制御される。
The output of the encoder 53 provided in each
また、制御部60は、各モータ52の減速時に各モータ52により回生発電をさせる。回生発電により生じた回生電流は、インバータ回路30のフライホイールダイオード32を経由して、電源ライン15a,15bに供給される。そして、この回生電流により、電源ライン15a,15bに並列接続されたコンデンサ21が充電される。ただし、電源ライン15a,15bに供給された回生電流は、電源ライン15a,15bの電源電圧Vbを上昇させる。このため、電源制御部61は、電圧センサ27により検出された電源電圧Vbが所定電圧Vrよりも高い場合に、スイッチング素子26をONにする(閉じる)。これにより、回生電流が抵抗25に流れ、過剰な回生エネルギが熱として消費される。したがって、電源電圧Vbが過剰に上昇することが抑制され、電源ユニット20が損傷することを抑制することができる。
In addition, the control unit 60 causes each
図2は、電源電圧Vbと回生エネルギ損失との関係を示すタイムチャートである。同図に一点鎖線で示すように、電源ユニット20により電源電圧Vbが初期電圧Vpに設定されている場合は、初期電圧Vpと所定電圧Vrとの差が小さくなる。このため、時刻t1から時刻t2までの期間に回生発電が行われると、電源電圧Vbが所定電圧Vrを超えることとなる。そして、電源電圧Vbが所定電圧Vrを超えた場合には、スイッチング素子26がONにされ、面積Sに相当する回生エネルギが熱として消費される。したがって、回生エネルギの損失が生じることとなる。
FIG. 2 is a time chart showing the relationship between the power supply voltage Vb and the regenerative energy loss. As indicated by the one-dot chain line in the figure, when the power supply voltage Vb is set to the initial voltage Vp by the
これに対して、同図に実線で示すように、電源ユニット20により、電源電圧Vbが上記初期電圧Vpよりも低い初期電圧Vcに設定されている場合には、初期電圧Vcと所定電圧Vrとの差が大きくなる。このため、時刻t1から時刻t2までの期間に回生発電が行われたとしても、電源電圧Vbが所定電圧Vrを超えない。したがって、スイッチング素子26がONにされず、回生エネルギの損失が生じることを避けることができる。そこで、本実施形態では、電源ユニット20により、電源電圧Vbを初期電圧Vcに設定している。
On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 3, when the
一方、各モータ52に供給される電源電圧Vbが高いほど各モータ52の応答性が向上するため、電源電圧Vbが高いほどアーム50の動作軌道の精度が高くなる。このため、アーム50の動作軌道の精度を高くする点からは、電源電圧Vbを高く設定することが望ましい。したがって、本実施形態では、制御部60の電源制御部61は、検出されるアーム50の先端位置と目標位置との偏差ΔPが第1閾値Th1を超えたことを条件として、電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させる。このため、初期電圧Vcを低く設定しておいたとしても、アーム50の動作軌道の精度を維持することができる。なお、アーム50の先端位置は、各エンコーダ53により検出される各モータ52の回転位置に基づいて算出することができる。そして、算出されたアーム50の先端位置と、上記軌道生成部62により算出された目標位置との偏差ΔPを算出する。
On the other hand, the higher the power supply voltage Vb supplied to each
図3は、アーム50の先端位置の偏差ΔP、及び電源電圧Vbの変化を示すタイムチャートである。なお、(a)において、実線は本実施形態における偏差ΔPの変化を示し、一点鎖線は電源電圧Vbを上昇させなかった場合における偏差ΔPの変化を示す。
FIG. 3 is a time chart showing changes in the deviation ΔP of the tip position of the
(b)に示すように、電源電圧Vbが初期電圧Vcに設定されているため、(a)に示すように、ロボット11のアーム50の動作に伴って偏差ΔPが大きくなる。時刻t11において、偏差ΔPが第1閾値Th1を超えると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させる。ここでは、電源制御部61によりスイッチング素子23をデューティ100%で駆動し、電源電圧Vbを最高電圧Vhまで上昇させる。これにより、各モータ52の応答性が向上し、(a)に示すように、時刻t12において偏差ΔPが第1閾値Th1未満となる。このため、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcまで下降させる。その後、(a)に示すように、偏差ΔPは第1閾値Th1未満で推移する。
Since the power supply voltage Vb is set to the initial voltage Vc as shown in (b), the deviation ΔP increases with the operation of the
アーム50の動作に伴って、時刻t13において偏差ΔPが第1閾値Th1を超えると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させる。(a)に示すように、時刻t14において偏差ΔPが第1閾値Th1未満となると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcまで下降させる。その後、アーム50の負荷が小さい状態になると、偏差ΔPは第1閾値Th1未満で推移する。
When the deviation ΔP exceeds the first threshold Th1 at time t13 with the operation of the
図4は、モータ52の回転速度とトルクTとの関係を示すグラフである。なお、実線は本実施形態により電源電圧Vbを上昇させた場合を示し、一点鎖線は電源電圧Vbを上昇させなかった場合を示す。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the rotational speed of the
一点鎖線で示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させなかった場合は、モータ52の回転速度が上昇するとトルクTが低下する傾向がある。これに対して、実線で示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから最高電圧Vhまで上昇させた場合は、モータ52の回転速度が上昇してもトルクTの低下が抑制されている。したがって、本実施形態によれば、モータ52の回転速度が高い領域においても、トルクTの大きさを維持することができる。
As indicated by the alternate long and short dash line, when the power supply voltage Vb is not increased from the initial voltage Vc, the torque T tends to decrease as the rotational speed of the
図5は、モータ52の目標回転速度及び実回転速度を示すタイムチャートである。なお、破線は目標回転速度を示し、実線は本実施形態により電源電圧Vbを上昇させた場合の実回転速度を示し、一点鎖線は電源電圧Vbを上昇させなかった場合の実回転速度を示す。
FIG. 5 is a time chart showing the target rotation speed and the actual rotation speed of the
一点鎖線で示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させなかった場合は、回転速度が高い領域において、破線で示す目標回転速度に対してモータ52の実回転速度の遅れが大きくなっている。これに対して、実線で示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから最高電圧Vhまで上昇させた場合は、回転速度が高い領域においても、破線で示す目標回転速度に対して実回転速度の遅れは大きくなっていない。したがって、本実施形態によれば、モータ52の回転速度が高い領域においても、モータ52の応答性を維持することができる。
As indicated by the alternate long and short dash line, when the power supply voltage Vb is not increased from the initial voltage Vc, the delay of the actual rotational speed of the
以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。 The embodiment described above has the following advantages.
・制御部60の電源制御部61は、エンコーダ53の検出値に基づき算出されるアーム50の先端位置と目標位置との偏差ΔPに基づいて、電源ライン15a,15bへ供給される電源電圧Vbを電源ユニット20により上昇させる。このため、上記偏差ΔPに基づいて、モータ52の応答性、ひいてはアーム50の動作軌道の精度を向上させることができる。したがって、電源電圧Vbを低く設定しておくことができ、回生エネルギを抵抗25で消費させる機会を減らして、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを増やすことができる。その結果、アーム50の動作軌道の精度を維持しつつ、回生エネルギの損失を抑制することができる。
The power
・上記偏差ΔPが第1閾値Th1を超えた場合には電源電圧Vbが上昇させられるため、この偏差ΔPが第1閾値Th1を超えて大きくことなることを抑制することができる。一方、上記偏差ΔPが第1閾値Th1を超えるまでは電源電圧Vbが上昇させられないため、コンデンサ21に回生エネルギを蓄積することを優先させることができる。 Since the power supply voltage Vb is raised when the deviation ΔP exceeds the first threshold Th1, it is possible to suppress the deviation ΔP from exceeding the first threshold Th1. On the other hand, since the power supply voltage Vb cannot be increased until the deviation ΔP exceeds the first threshold Th1, it is possible to give priority to accumulating regenerative energy in the capacitor 21.
なお、上記の実施形態を、以下のように変形して実施することもできる。 Note that the above embodiment can be modified as follows.
・図6は、上記偏差ΔPの変化速度Rp、及び電源電圧Vbの変化を示すタイムチャートである。ここでは、制御部60の電源制御部61は、エンコーダ53の検出値に基づき算出されるアーム50の先端位置と目標位置との偏差ΔPの変化速度Rpが第2閾値Th2を超えたことを条件として、電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させる。
FIG. 6 is a time chart showing the change rate Rp of the deviation ΔP and the change of the power supply voltage Vb. Here, the power
(a)に示すように、時刻t21において、変化速度Rpが第2閾値Th2を超えると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させる。ここでは、偏差ΔPの変化速度Rpが大きいほど、電源電圧Vbを大きく上昇させる。これにより、各モータ52の応答性が向上し、(a)に示すように、時刻t22において変化速度Rpが第2閾値Th2未満となる。このため、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcまで下降させる。その後、(a)に示すように、変化速度Rpは第2閾値Th2未満で推移する。
As shown in (a), when the change speed Rp exceeds the second threshold Th2 at time t21, the power supply voltage Vb is raised from the initial voltage Vc as shown in (b). Here, the power supply voltage Vb is greatly increased as the change rate Rp of the deviation ΔP is increased. Thereby, the responsiveness of each
アーム50の動作に伴って、時刻t23において偏差ΔPが第2閾値Th2を超えると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させる。ここでは、時刻t21と比較して偏差ΔPの変化速度Rpが大きいため、電源電圧Vbをより大きく上昇させる。(a)に示すように、時刻t24において変化速度Rpが第2閾値Th2未満となると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcまで下降させる。その後、アーム50の負荷が小さい状態になると、変化速度Rpは第2閾値Th2未満で推移する。
When the deviation ΔP exceeds the second threshold Th2 at time t23 with the operation of the
上記構成によれば、上記偏差ΔPの変化速度Rpが第2閾値Th2を超えた場合には電源電圧Vbが上昇させられるため、この偏差ΔPが拡大する可能性が高い場合に偏差ΔPの拡大を抑制することができる。一方、上記偏差ΔPの変化速度Rpが第2閾値Th2を超えるまでは電源電圧Vbが上昇させられないため、コンデンサ21に回生エネルギを蓄積することを優先させることができる。さらに、上記偏差ΔPの変化速度Rpが大きいほど電源電圧Vbが大きく上昇させられるため、必要に応じて適切にモータ52の応答性を向上させることができる。その結果、アーム50の動作軌道の精度を向上させつつ、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを更に増やすことができる。
According to the above configuration, when the change rate Rp of the deviation ΔP exceeds the second threshold Th2, the power supply voltage Vb is increased. Therefore, when the deviation ΔP is likely to increase, the deviation ΔP is increased. Can be suppressed. On the other hand, since the power supply voltage Vb cannot be increased until the change rate Rp of the deviation ΔP exceeds the second threshold Th2, it can be prioritized to accumulate the regenerative energy in the capacitor 21. Furthermore, since the power supply voltage Vb is greatly increased as the change rate Rp of the deviation ΔP is increased, the responsiveness of the
・図7は、エンコーダ53により検出されるモータ52の回転位置と目標回転位置との偏差Δθ、及び電源電圧Vbの変化を示すタイムチャートである。ここでは、制御部60の電源制御部61は、電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させた後、エンコーダ53により検出されるモータ52の回転位置と目標回転位置との偏差Δθが、第3閾値Th3よりも小さく設定された第4閾値Th4未満となったことを条件として、電源ユニット20による電源電圧Vbの上昇を解除する。なお、(a)において、実線は上記構成における偏差Δθの変化を示し、一点鎖線は電源電圧Vbを上昇させなかった場合における偏差Δθの変化を示す。
FIG. 7 is a time chart showing the deviation Δθ between the rotational position of the
(a)に示すように、時刻t31において、偏差Δθが第3閾値Th3を超えると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させる。ここでは、電源制御部61によりスイッチング素子23をデューティ100%で駆動し、電源電圧Vbを最高電圧Vhまで上昇させる。これにより、(a)に示すように、偏差Δθが第3閾値Th3未満となるが、上記偏差Δθが第4閾値Th4未満となるまでは、電源ユニット20による電源電圧Vbの上昇を解除しない。そして、時刻t32において、偏差Δθが第4閾値Th4未満になると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcまで下降させる。その後、(a)に示すように、偏差Δθは第3閾値Th3未満で推移する。
As shown in (a), when the deviation Δθ exceeds the third threshold Th3 at time t31, the power supply voltage Vb is raised from the initial voltage Vc as shown in (b). Here, the
アーム50の動作に伴って、時刻t33において偏差Δθが第3閾値Th3を超えると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcから上昇させる。(a)に示すように、時刻t34において偏差Δθが第4閾値Th4未満となると、(b)に示すように、電源電圧Vbを初期電圧Vcまで下降させる。その後、アーム50の負荷が小さい状態になると、偏差Δθは第4閾値Th4未満で推移する。
When the deviation Δθ exceeds the third threshold Th3 at time t33 with the operation of the
上記構成によれば、電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させた後、上記偏差Δθが第3閾値Th3よりも小さく設定された第4閾値Th4未満となるまでは、電源ユニット20による電源電圧Vbの上昇が解除されない。そして、上記偏差Δθが第4閾値Th4未満となった場合に、電源ユニット20による電源電圧Vbの上昇が解除される。したがって、電源ユニット20による電源電圧Vbの上昇とその解除が繰り返されることを抑制することができるとともに、アーム50の動作軌道の精度をより確実に向上させることができる。
According to the above configuration, after the
・電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させた後、所定時間が経過したことを条件として、電源ユニット20による電源電圧Vbの上昇を解除することもできる。
The increase in the power supply voltage Vb by the
・制御部60の電源制御部61は、エンコーダ53により検出される所定のモータ52(所定モータ)の回転位置と目標回転位置との偏差Δθが第3閾値Th3を超えたことを条件として、電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させてもよい。
The
複数の回転部51と複数のモータ52とを含むアーム50では、一般にアーム50の先端から最も離れた回転部51を駆動するモータ52の定格出力が最も大きい。そして、定格出力の大きいモータ52ほど、回生発電により生じる電力が大きくなるため、回生エネルギの損失を抑制する効果が高くなる。
In the
そこで、上記所定のモータ52として、アーム50の先端から最も離れた回転部51を駆動するモータ52を採用してもよい。こうした構成によれば、アーム50の先端から最も離れた回転部51を駆動するモータ52において、上記偏差Δθが第3閾値Th3を超えた場合に電源電圧Vbが上昇させられ、上記偏差Δθが第3閾値Th3を超えるまでは電源電圧Vbが上昇させられない。したがって、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを更に増やすことができる。さらに、アーム50の先端から最も離れた回転部51ほど、アーム50の動作軌道に及ぼす影響が大きい。したがって、アーム50の先端から最も離れた回転部51を駆動するモータ52において、上記偏差Δθが第3閾値Th3を超えて大きくなることを抑制することにより、アーム50の動作軌道の精度を効果的に向上させることができる。
Therefore, as the
また、上記所定のモータ52として複数のモータ52を含み、上記第3閾値Th3は、アーム50の先端から離れた回転部51を駆動するモータ52であるほど大きく設定されているといった構成を採用してもよい。上述したように、定格出力の大きいモータ52、すなわちアーム50の先端から離れた回転部51を駆動するモータ52ほど、回生発電により生じる電力が大きくなるため、回生エネルギの損失を抑制する効果が高くなる。この点、上記構成によれば、上記第3閾値Th3は、アーム50の先端から離れた回転部51を駆動するモータ52であるほど大きく設定されているため、定格出力の大きいモータ52ほど上記偏差Δθを大きく許容することができる。したがって、回生エネルギを抵抗25で消費させる機会を減らした場合に、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを効果的に増やすことができる。
The
また、上記所定のモータ52として複数のモータ52を含み、上記第3閾値Th3は、アーム50の先端から離れた回転部51を駆動するモータ52であるほど小さく設定されているといった構成を採用してもよい。上述したように、アーム50の先端から離れた回転部51ほどアーム50の動作軌道に及ぼす影響が大きいため、上記偏差Δθが第3閾値Th3を超えて大きくなることを抑制することで、アーム50の動作軌道の精度を向上させる効果が高くなる。この点、上記構成によれば、上記第3閾値Th3は、アーム50の先端から離れた回転部51を駆動するモータ52であるほど小さく設定されているため、アーム50の動作軌道に及ぼす影響が大きいモータ52ほど上記偏差Δθの許容が小さくなる。したがって、上記偏差Δθが第3閾値Th3を超えて大きくなることを抑制した場合に、アーム50の動作軌道の精度を効果的に向上させることができる。
Further, a configuration is adopted in which a plurality of
・上記閾値Th1〜Th4の値を可変とすることもできる。アーム50の動作軌道の精度を重視する場合には閾値Th1〜Th4の値を減少させ、回生エネルギの損失の抑制を重視する場合には閾値Th1〜Th4の値を増大させるとよい。
The values of the threshold values Th1 to Th4 can be made variable. When emphasizing the accuracy of the motion trajectory of the
具体的には、以下の構成を採用することができる。すなわち、制御部60は、アーム50の先端位置を目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定するCP制御と、アーム50を目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御とを切り替える切替部を備える。制御部60は、切替部によりPTP制御に切り替えられている場合に、電源ユニット20により電源電圧Vbを所定電圧Vrよりも低い初期電圧Vcで一定にさせ、切替部によりCP制御に切り替えられている場合に、電源ユニット20により電源電圧Vbを初期電圧Vcにさせるとともに、エンコーダ53の検出値に基づいて算出されるアーム50の先端位置と目標位置との偏差ΔPが第1閾値Th1を超えたことを条件として、電源ユニット20により電源電圧Vbを上昇させる。
Specifically, the following configuration can be employed. In other words, the control unit 60 switches between CP control that sets an operation locus when the tip position of the
本願発明者は、図8に示すように、ロボット11の1サイクルの動作が、動作軌道の精度を要求する組立・ピッキング作業(CP制御)と、単なる移動で済む運搬・移動作業(PTP制御)との結合で構成されていることに着目した。この点、上記構成によれば、切替部により、アーム50を目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定するCP制御と、アーム50を目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御とが切り替えられる。
As shown in FIG. 8, the inventor of the present application performs assembly / picking work (CP control) in which the operation of one cycle of the robot 11 requires the accuracy of the motion trajectory, and transport / moving work (PTP control) that requires only movement. We focused on the fact that it is composed of In this regard, according to the above configuration, the control unit sets the operation locus when the
そして、切替部によりPTP制御に切り替えられている場合に、電源ユニット20により電源電圧Vbが上記所定電圧Vrよりも低い初期電圧Vcで一定にさせられる。このため、アーム50を目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御、すなわち単なる移動で済む搬送・移動作業では、回生エネルギを抵抗25で消費させる機会を減らして、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを増やすことができる。
When the switching unit switches to PTP control, the
一方、切替部によりCP制御に切り替えられている場合に、電源ユニット20により電源電圧Vbが上記初期電圧Vcにされるとともに、エンコーダ53により検出されるアーム50の位置と目標位置との偏差ΔPが第1閾値Th1を超えたことを条件として、電源ユニット20により電源電圧Vbが上昇させられる。このため、動作軌道の精度が要求されるCP制御では、アーム50の動作軌道の精度を向上させることができる。
On the other hand, when the control unit is switched to CP control, the
したがって、動作軌道の精度が要求されないPTP制御では、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを増やすことを優先し、動作軌道の精度が要求されるCP制御では、コンデンサ21に蓄積する回生エネルギを増やしつつ、動作軌道の精度を維持することができる。 Therefore, in PTP control in which the accuracy of the operation trajectory is not required, priority is given to increasing the regenerative energy accumulated in the capacitor 21, and in CP control in which the accuracy of the operation trajectory is required, while increasing the regenerative energy accumulated in the capacitor 21, The accuracy of the motion trajectory can be maintained.
10…ロボットシステム、11…ロボット、14…商用交流電源(電源)、15a…電源ライン、15b…電源ライン、20…電源ユニット(電圧調節部)、21…コンデンサ、25…抵抗(回生抵抗)、26…スイッチング素子(スイッチ部)、27…電圧センサ(電圧検出部)、50…アーム、51…回転部、52…モータ、53…エンコーダ(位置検出部)、60…コントローラ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記電源ラインを通じて前記電源電圧が供給されるモータ、及び前記モータにより駆動されるアームを有するロボットと、
前記アームの位置を検出する位置検出部と、
前記電源ラインに並列接続されたコンデンサと、
回生抵抗及びスイッチ部が直列に接続された直列接続体であって、前記電源ラインに並列接続された前記直列接続体と、
前記電源ラインの電圧を検出する電圧検出部と、
前記位置検出部により検出される前記アームの位置に基づいて、前記アームを目標位置まで動作させるように前記モータの駆動を制御するとともに、前記モータの減速時に前記モータにより回生発電をさせて回生電流を前記電源ラインに供給させ、前記電圧検出部により検出される前記電源ラインの電圧が所定電圧よりも高い場合に前記スイッチ部を閉じる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差に基づいて、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させることを特徴とするロボットシステム。 A voltage adjustment unit for adjusting the height of the power supply voltage supplied from the power supply to the power supply line;
A motor supplied with the power supply voltage through the power supply line, and a robot having an arm driven by the motor;
A position detector for detecting the position of the arm;
A capacitor connected in parallel to the power line;
A series connection body in which a regenerative resistor and a switch unit are connected in series, and the series connection body connected in parallel to the power supply line,
A voltage detector for detecting the voltage of the power line;
Based on the position of the arm detected by the position detector, the drive of the motor is controlled so as to move the arm to a target position, and regenerative power is generated by the motor during deceleration of the motor. A control unit that closes the switch unit when the voltage of the power line detected by the voltage detection unit is higher than a predetermined voltage.
With
The said control part raises the said power supply voltage by the said voltage adjustment part based on the deviation of the position of the said arm detected by the said position detection part, and the said target position, The robot system characterized by the above-mentioned.
前記位置検出部は、各モータの回転位置を検出し、
前記制御部は、前記位置検出部により検出される各モータの回転位置に基づいて、各モータを目標回転位置まで動作させるように各モータの駆動を制御し、前記位置検出部により検出される所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差に基づいて、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる請求項1〜4のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The arm includes a plurality of rotating parts and a plurality of the motors, and each rotating part is driven by each motor,
The position detector detects the rotational position of each motor,
The control unit controls driving of each motor so as to operate each motor to a target rotation position based on the rotation position of each motor detected by the position detection unit, and is detected by the position detection unit. The robot system according to any one of claims 1 to 4, wherein the power supply voltage is increased by the voltage adjustment unit based on a deviation between a rotational position of a motor and the target rotational position.
前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が第3閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる請求項5に記載のロボットシステム。 The predetermined motor is a motor that drives the rotating part farthest from the tip of the arm,
The control unit increases the power supply voltage by the voltage adjustment unit on condition that a deviation between the rotation position of the predetermined motor detected by the position detection unit and the target rotation position exceeds a third threshold value. The robot system according to claim 5.
前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が第3閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させ、
前記第3閾値は、前記アームの先端から離れた前記回転部を駆動するモータであるほど大きく設定されている請求項5に記載のロボットシステム。 The predetermined motor includes a plurality of the motors,
The control unit increases the power supply voltage by the voltage adjustment unit on condition that a deviation between the rotation position of the predetermined motor detected by the position detection unit and the target rotation position exceeds a third threshold. ,
The robot system according to claim 5, wherein the third threshold value is set to be larger as the motor drives the rotating unit that is farther from the tip of the arm.
前記制御部は、前記位置検出部により検出される前記所定モータの回転位置と前記目標回転位置との偏差が第3閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させ、
前記第3閾値は、前記アームの先端から離れた前記回転部を駆動するモータであるほど小さく設定されている請求項5に記載のロボットシステム。 The predetermined motor includes a plurality of the motors,
The control unit increases the power supply voltage by the voltage adjustment unit on condition that a deviation between the rotation position of the predetermined motor detected by the position detection unit and the target rotation position exceeds a third threshold. ,
The robot system according to claim 5, wherein the third threshold value is set to be smaller as the motor drives the rotating unit away from the tip of the arm.
前記アームを前記目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定するCP制御と、前記アームを前記目標位置まで動作させる際に動作軌跡を設定しないPTP制御とを切り替える切替部を備え、
前記切替部により前記PTP制御に切り替えられている場合に、前記電圧調節部により前記電源電圧を前記所定電圧よりも低い初期電圧で一定にさせ、
前記切替部により前記CP制御に切り替えられている場合に、前記電圧調節部により前記電源電圧を前記初期電圧にさせるとともに、前記位置検出部により検出される前記アームの位置と前記目標位置との偏差が第1閾値を超えたことを条件として、前記電圧調節部により前記電源電圧を上昇させる請求項1〜9のいずれか1項に記載のロボットシステム。 The controller is
A switching unit that switches between CP control that sets an operation locus when the arm is moved to the target position and PTP control that does not set an operation locus when the arm is moved to the target position;
When the switching unit is switched to the PTP control, the voltage adjustment unit makes the power supply voltage constant at an initial voltage lower than the predetermined voltage,
When the switching unit switches to the CP control, the voltage adjustment unit causes the power supply voltage to be the initial voltage, and a deviation between the arm position detected by the position detection unit and the target position The robot system according to any one of claims 1 to 9, wherein the power supply voltage is increased by the voltage adjustment unit on the condition that exceeds a first threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012076958A JP5857845B2 (en) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | Robot system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012076958A JP5857845B2 (en) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | Robot system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013202762A JP2013202762A (en) | 2013-10-07 |
JP5857845B2 true JP5857845B2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=49522426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012076958A Active JP5857845B2 (en) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | Robot system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5857845B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5813746B2 (en) | 2013-12-26 | 2015-11-17 | 川崎重工業株式会社 | Robot control system |
JP6986373B2 (en) * | 2017-06-21 | 2021-12-22 | 川崎重工業株式会社 | Robot system and control method of robot system |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4891764A (en) * | 1985-12-06 | 1990-01-02 | Tensor Development Inc. | Program controlled force measurement and control system |
JPH0825258A (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-30 | Nitto Kohki Co Ltd | Control method for cargo handling machine |
JP2003225783A (en) * | 2002-01-31 | 2003-08-12 | Amada Denshi:Kk | Method and device for resuming laser beam machining after midway stoppage |
DE10215822B4 (en) * | 2002-04-10 | 2013-03-07 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Inverter system and procedure |
JP3964857B2 (en) * | 2003-12-04 | 2007-08-22 | 株式会社日立製作所 | Regenerative power absorption control method for electric railways |
JP2009213290A (en) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Juki Corp | Motor drive system |
JP5540753B2 (en) * | 2010-02-15 | 2014-07-02 | 株式会社デンソーウェーブ | Robot system |
-
2012
- 2012-03-29 JP JP2012076958A patent/JP5857845B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013202762A (en) | 2013-10-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5602890B2 (en) | Motor control device having power storage device and resistance discharge device | |
US10924055B2 (en) | Motor drive apparatus having input power supply voltage adjustment function | |
US10153720B2 (en) | Power supply system for electric vehicle | |
US10749344B2 (en) | Motor drive system including power storage device | |
JP6313181B2 (en) | Inverter control device, power conversion device, and electric vehicle | |
US10566923B2 (en) | Motor drive device including PWM converter controlled in boosting ratio | |
JP5956662B1 (en) | Motor control device for adjusting power regeneration, control device for forward converter, machine learning device and method thereof | |
JP6426775B2 (en) | Motor drive | |
JPWO2008152761A1 (en) | Motor drive device, motor device, and integrated circuit device | |
JP4363474B2 (en) | Boost converter circuit for vehicle | |
CN108574446B (en) | Servomotor control device and servomotor control system | |
JP5857845B2 (en) | Robot system | |
US9602039B2 (en) | PWM rectifier for motor drive connected to electric storage device | |
JP5659812B2 (en) | Robot controller | |
JP6497081B2 (en) | Braking resistance control device and braking resistance control method | |
JP7287856B2 (en) | MOTOR DRIVE WITH REGENERATIVE BRAKE CIRCUIT AND DYNAMIC BRAKE CIRCUIT | |
JP2011167011A (en) | Dc-dc converter system | |
JP4874674B2 (en) | Power conversion control device | |
JP6036087B2 (en) | Robot system | |
JP2014087874A (en) | Industrial robot | |
JP6910507B1 (en) | Power supply | |
JP7111557B2 (en) | Motor drive system with power storage device | |
JP5790483B2 (en) | Elevator control device | |
JP2009077606A (en) | Power generator and related controller for electric motor | |
JP2020182373A (en) | Motor drive apparatus including power storage device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140902 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150624 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150630 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20151117 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20151130 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5857845 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |