JP5961077B2 - ロボット制御装置およびロボット制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット制御装置およびロボット制御方法に係り、特に、板材を保持しているロボットの保持部を曲げ加工される板材の変位に追従させて動作させるものに関する。

従来、走行軸の上に載せられた６軸多関節ロボットの保持部（板材の所定部位を保持している保持部）を、曲げ加工機（プレスブレーキ）等によって曲げ加工される板材（ワーク）の変位に追従（曲げ追従）させるとき、上記６軸多関節ロボットの各関節を駆動するとともに６軸多関節ロボット全体を走行軸に沿ってＸ軸方向に移動している。

この場合、ロボットの先端位置（保持部が設けられているエンドプレートのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）や姿勢（エンドプレートのＸ軸まわりの回動ピッチ角度、Ｙ軸まわりの回動ロール角度、Ｚ軸まわりのヨー角度）の追従軌跡は１通りであるが、ロボットの挙動パターン（各関節の駆動パターンや走行軸の走行パターン）は複数存在する。したがって、各軸（ロボットの６軸と走行軸）の移動量のパターンも複数存在する。

たとえば、６軸多関節ロボットと、ロボットの保持部との間の距離が可変（図２の寸法Ｑｘが可変）であることにより、複数パターンが存在する。

そこで、便宜上ロボットとワークの曲げ初期位置を一定（Ｘ軸方向）にする（走行軸におけるロボットの曲げ初期位置を任意の一定の位置にする）等の条件を追加することで、複数存在する挙動パターンを１つにし、この挙動パターンでロボットに曲げ追従をさせている。

なお、上述した従来の技術に関する文献として、たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３を掲げることができる。

特開２００６−１５３８９号公報 特許第４２８１８７２号公報 特開平１０−５８７６号公報

ところで、上記従来のものでは、曲げ追従を開始するときにおけるワークとロボットの先端位置（図１の寸法Ｙ）が変化した場合等の曲げ追従の条件が変化することにより、ロボットの各軸の速度（各関節におけるアームの回動速度）が許容速度を超える場合がある。

この場合、ロボットの保持部の移動速度がワークの変位速度よりも遅くなり、曲げ追従ができなくなる。そこで、ワークの曲げ速度（たとえばダイに対するパンチの接近速度）を遅くして、曲げ追従できるようにする必要がある。

しかし、従来のロボットの動作制御では、ロボットの各軸および走行軸に関して、それぞれの速度（角速度、移動速度）や移動量（回動角度、移動距離）が最適化されていないという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、折り曲げ加工機を用いて曲げ加工するときに変位する板材を、全体が走行軸に沿って移動するロボットの保持部で保持し、前記ロボットの各アームを各関節のところで駆動するとともに前記ロボットを前記走行軸に沿って移動することで、前記ロボットの保持部を前記板材の変位に追従させて動作させるロボット制御装置およびロボット制御方法において、ロボットの駆動を最適化することができるものを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、折り曲げ加工機を用いて曲げ加工するときに変位する板材を、全体が走行軸に沿って移動するロボットの保持部で保持し、前記ロボットの各アームを各関節のところで駆動するとともに前記ロボットを前記走行軸に沿って移動することで、前記ロボットの保持部を前記板材の変位に追従させて動作させるロボット制御装置において、
前記保持位置に対する前記ロボットのベースアームの位置を変えて、前記追従をするときにおける前記ロボットの挙動パターンを複数もとめ、これらのもとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて挙動パターンを選択し、この選択した挙動パターンを用いて前記ロボットを駆動する制御をするように構成されていることを特徴とするロボット制御装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のロボット制御装置において、前記各挙動パターンは、前記板材の曲げ線に対する前記保持部の保持位置を変えることによってももとめられるものであるロボット制御装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のロボット制御装置において、前記評価関数を用いて挙動パターンを選択する選択基準として、前記走行軸および前記ロボットの各アームの最大速度が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの最大速度の平均値が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの最大速度の標準偏差が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの移動距離が最も少ない挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの移動方向の反転回数が最も少ない挙動パターンを選択する選択基準、のうちの少なくともいずれかの選択基準が用いられるように構成されているロボット制御装置である。

請求項４に記載の発明は、折り曲げ加工機を用いて曲げ加工するときに変位する板材を、全体が走行軸に沿って移動するロボットの保持部で保持し、前記ロボットの各アームを各関節のところで駆動するとともに前記ロボットを前記走行軸に沿って移動することで、前記ロボットの保持部を前記板材の変位に追従させて動作させるロボット制御方法において、前記保持位置に対する前記ロボットのベースアームの位置を変えて、前記追従をするときにおける前記ロボットの挙動パターンを複数もとめる挙動パターン算出段階と、前記挙動パターン算出段階でもとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて挙動パターンを選択する挙動パターン選択段階と、前記挙動パターン選択段階で選択した挙動パターンを用いて前記ロボットを駆動する制御をするロボット制御段階とを有するロボット制御方法である。

本発明によれば、折り曲げ加工機を用いて曲げ加工するときに変位する板材を、全体が走行軸に沿って移動するロボットの保持部で保持し、前記ロボットの各アームを各関節のところで駆動するとともに前記ロボットを前記走行軸に沿って移動することで、前記ロボットの保持部を前記板材の変位に追従させて動作させるロボット制御装置およびロボット制御方法において、ロボットの駆動を最適化することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るロボット制御装置によって制御されるロボットと折り曲げ加工機の概略構成を示す図である。 図１におけるＩＩ矢視図である。 板材を曲げ加工するときの、板材の挙動とロボットの保持部の挙動とを示す図である。 図３におけるＩＶ部の拡大図である。 本発明の実施形態に係るロボット制御装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るロボット制御装置の動作を示すフローチャートである。 図６のステップＳ１３の動作の例を示す図である。 図６のステップＳ１９の評価関数を示す図である。 図６のステップＳ２１のＸ−Ｙの近似式を示す図である。

プレスブレーキ（折り曲げ加工機）１は、たとえば「Ｃ」字状に形成されたフレーム３と下部テーブル５と上部テーブル７と制御装置（図示せず）とを備えて構成されている。

ここで説明の便宜のために、水平な一方向をＸ軸方向とし、水平な他の一方向であってＸ軸方向に対して直交する方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する上下方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸まわりの回動角度をピッチ角度とし、Ｙ軸まわりの回動角度をロール角度とし、Ｚ軸まわりの回動角度をヨー角度とする。

フレーム３は、床面ＧＬに一体的に設置されており、下部テーブル５は、フレーム３の下方前側でフレーム３に一体的に設けられている。上部テーブル７は、フレーム３の上方前側でフレーム３に支持されており、上下方向でフレーム３（下部テーブル５）に対して移動自在になっている。

下部テーブル５には、たとえば、ダイホルダ９を介してダイＤが一体的に設置されるようになっている。上部テーブル７には、たとえば、パンチホルダ１１を介してパンチＰが一体的に設置されるようになっている。

上部テーブル７は、上記制御装置の制御の下、サーボモータ（図示せず）等のアクチュエータによって、上下方向（Ｚ軸方向）で移動位置決めされるようになっている。これにより、下部テーブル５に設置されたダイ（設置済みダイ）Ｄと上部テーブル７に設置されたパンチ（設置済みパンチ）ＰとでワークＷが挟み込まれ、ワークＷに曲げ加工がなされるようになっている。

なお、上記説明では、上部テーブル７のみを上下方向で移動位置決めしているが、上部テーブル７に代えてもしくは加えて、下部テーブル５が上下方向で移動位置決め自在になっていてもよい。すなわち、サーボモータによって上部テーブル７が下部テーブル５に対して相対的に移動位置決め自在になっていればよい。

ロボット１３は、各関節１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄ，１５Ｅ，１５Ｆが順につながった多軸（たとえば６軸）の開ループ構造になっている。

さらに説明すると、ロボット１３は、ベースアーム１７Ａと第１アーム１７Ｂと第２アーム１７Ｃと第３アーム１７Ｄと第４アーム１７Ｅと第５アーム１７Ｆと第６アーム１７Ｇとを備えて構成されている。

第１アーム１７Ｂは、第１の関節１５Ａを介してベースアーム１７Ａにつながっており、ロボット制御装置１９（図５参照）の制御の下、サーボモータ（図示せず）等のアクチュエータによって、第１の軸（たとえばＺ軸方向に延びている軸）θ１まわりで、ベースアーム１７Ａに対して回動位置決め（回転位置決め）自在になっている。なお、ロボット制御装置１９は、プレスブレーキ１の制御装置との間で信号（情報）のやりとりができるようになっている。

第２アーム１７Ｃは、第２の関節１５Ｂを介して第１のアーム１７Ｂにつながっており、第１のアーム１７Ｂの場合と同様にして、第２の軸（たとえば水平方向に延びている軸）θ２まわりで、第１のアーム１７Ｂに対して回動位置決め自在になっている。

第３アーム１７Ｄは、第３の関節１５Ｃを介して第２のアーム１７Ｃにつながっており、第１のアーム１７Ｂの場合と同様にして、第３の軸θ３まわりで、第２のアーム１７Ｃに対して回動位置決め自在になっている。

第４アーム１７Ｅは、第４の関節１５Ｄを介して第３のアーム１７Ｄにつながっており、第１のアーム１７Ｂの場合と同様にして、第４の軸θ４まわりで、第３のアーム１７Ｄに対して回動位置決め自在になっている。

第５アーム１７Ｆは、第５の関節１５Ｅを介して第４のアーム１７Ｅにつながっており、第１のアーム１７Ｂの場合と同様にして、第５の軸θ５まわりで、第４のアーム１７Ｅに対して回動位置決め自在になっている。

第６アーム１７Ｇは、第６の関節１５Ｆを介して第５のアーム１７Ｆにつながっており、第１のアーム１７Ｂの場合と同様にして、第６の軸θ６まわりで、第５のアーム１７Ｆに対して回動位置決め自在になっている。

ロボット１３の保持部（ワーク保持部）２１は、第６アーム１７Ｇに設けられており、たとえば、一対の爪でワークＷを保持するように構成されている。なお、一対の爪に代えて、マグネットもしくは真空吸着等によりワークＷを保持するように構成されていてもよい。

ロボット１３は、この全体が走行軸２５に沿ってＸ軸方向で移動するようになっている。すなわち、床面ＧＬには、ベース体２３が一体的に設置されており、ベースアーム１７Ａは、図示しないリニアガイドベアリング等を介してベース体２３に支持されている。そして、ロボット制御装置１９の制御の下、サーボモータ（図示せず）等のアクチュエータによって、ベースアーム１７Ａ（ロボット１３）がＸ軸方向で、プレスブレーキ１に対して移動位置決め自在になっている。

ロボット制御装置１９は、図５で示すように、たとえば、制御部（ＣＰＵ）２７とメモリ２９とロボット１３の各軸の位置等を図示しないセンサ等から入力する入力部３１とロボット１３を駆動する信号等を出力する出力部３３とを備えて構成されている。

ロボット１３は、ロボット制御装置（制御部２７）１９の制御の下、曲げ加工前のワーク（板材）Ｗの所定の部位を保持部２１で保持し、プレスブレーキ１に供給するようになっている。

また、ロボット１３は、ロボット制御装置１９の制御の下、プレスブレーキ１を用いてワークＷに曲げ加工するときに（プレスブレーキ１に設置されたパンチＰとダイＤとを用いてＸ軸方向に延びている曲げ線のところでワークＷに曲げ加工するときに）変位するワークＷの所定の部位を、保持部２１で保持し続けるようになっている。

このとき、ロボット１３は、ロボット制御装置１９の制御の下、ロボット１３の各アーム１７Ａ〜１７Ｇを各関節１５Ａ〜１５Ｆのところで駆動（たとえば、関節を介してお互いが隣接しているアームのうちの一方のアームを他方のアームに対して回動）するとともに、ロボット１３の全体を走行軸２５に沿ってＸ軸方向に移動することで、ロボット１３の保持部（ワークＷの所定の位置を保持している保持部）２１をワークＷの変位に追従させて動作させるようになっている。

また、ロボット１３は、ロボット制御装置１９の制御の下、曲げ加工後のワークＷをプレスブレーキ１から搬出するときにも、保持部２１でワークＷを保持し続けるようになっている。

ロボット制御装置１９は、Ｘ軸方向で保持位置（保持部２１がワークＷを保持している位置）に対するロボット１３のベースアーム１７Ａの位置（初期値；ベース体２３に対するＸ軸方向の位置）を変えて（図２の寸法Ｑｘを変える毎に）、前記追従動作をするときにおけるロボット１３の挙動パターン（Ｘ軸方向での移動速度の変化のパターンと各関節１５Ａ〜１５Ｆにおける回動速度の変化パターン）を、予め計算することで複数もとめるようになっている。すなわち、保持位置とロボット１３のベースアーム１７Ａの位置との間の距離Ｑｘの値を、Ｘ軸方向で、たとえば、所定の僅かな値だけ増やすたびに、上記追従をするときにおけるロボット１３の挙動パターンをもとめることで複数の挙動パターンをもとめるようになっている。これらのもとめた挙動パターンは、メモリ２９に格納（記憶）されるようになっている。

なお、図２における参照符号Ｏは原点を示しており、参照符号Ｐｘは、原点Ｏと保持位置との間の距離（Ｘ軸方向の寸法）を示しており、参照符号Ｘ（Ｇｘ）は、原点Ｏとベースアーム１７Ａの中心との間の距離（Ｘ軸方向の寸法）を示している。

ロボット制御装置１９は、上記もとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて条件の最も良い挙動パターンを選択し、この選択した挙動パターンを用いてロボット１３を駆動する制御をするように構成されている。

また、上記各挙動パターンは、ワークＷの曲げ線（Ｘ軸方向に延びている曲げ線）に対する保持部２１の保持位置（曲げ線の延伸方向とワークＷの厚さ方向とに直交する方向での、曲げ線と保持位置との間の距離；図１に示す寸法Ｙ）を変えることによってももとめられるようになっている。

すなわち、図２１に示す寸法Ｙを、曲げ線の延伸方向とワークＷの厚さ方向とに直交する方向である曲線板厚直交方向で、たとえば、所定の僅かな値だけ増やすたびに、上記追従をするときにおけるロボット１３の挙動パターンをもとめることで複数の挙動パターンをもとめられるようになっている。

また、ロボット制御装置１９は、図８に示す評価関数ｆ１〜ｆｎを用いてもっとも条件の良い挙動パターンを選択するようになっている。このときの選択基準として、たとえば、次に示す第１の選択基準〜第５の選択基準のうちの少なくともいずれかの選択基準を用いるように構成されている。なお、いずれの選択基準を選ぶかは、たとえば、ロボット１３のオペレータによって入力部３１から入力された指令によって決まるものとする。

第１の選択基準（評価関数ｆ１）は、走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの最大速度が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準である。

第２の選択基準（評価関数ｆ２）は、走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの最大速度の平均値が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準である。

ここで、第２の選択基準について詳しく説明する。

寸法Ｘの初期値を所定の値にする。この初期値における走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの速度をもとめる。この結果は図７で示すようになる。このとき、ａ３０，ａ７１，ａ５２，ａ８３，ａ６５，ａ４５，ａ５６の値が最大値であったとする（初期値Ｘにおける最大速度）。

続いて、寸法Ｘの値を変える（Ｘ→Ｘ+１にする）。このときの、各軸走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの速度をもとめる。この結果は図７で示すようになる。このとき、ａ３０，ａ６１，ａ５２，ａ６３，ａ５４，ａ５５，ａ４６の値が最大値であったとする（Ｘ+１における最大速度）。

続いて、寸法Ｘの値をさらに変える（Ｘ→Ｘ+２にする）。このときの、各軸走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの速度をもとめる。この結果は図７で示すようになる。このとき、ａ５０，ａ４１，ａ６２，ａ６３，ａ４４，ａ６５，ａ５６の値が最大値であったとする（Ｘ+２における最大速度）。

同様のことを繰り返して、寸法Ｘの値を終了値までさらに変える。寸法Ｘの値が終了値であるときの、走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの速度をもとめる。この結果は図７で示すようになる。このとき、ａ６０，ａ３１，ａ４２，ａ６３，ａ５４，ａ８５，ａ２６の値が最大値であったとする（終了値Ｘにおける最大速度）。

初期値Ｘにおける最大速度の平均値は、「初期値Ｘにおける最大速度の平均値＝（ａ３０+ａ７１+ａ５２+ａ８３+ａ６５+ａ４５+ａ５６）／７」でもとめられる。

Ｘ+１における最大速度の平均値は、「Ｘ+１における最大速度の平均値＝（ａ３０+ａ６１+ａ５２+ａ６３+ａ５４+ａ５５+ａ４６）／７」でもとめられる。

Ｘ+２における最大速度の平均値は、「Ｘ+２における最大速度の平均値＝（ａ５０+ａ４１+ａ６２+ａ６３+ａ４４+ａ６５+ａ５６）／７」でもとめられる。

終了値Ｘにおける最大速度の平均値は、「終了値Ｘにおける最大速度の平均値＝（ａ６０+ａ３１+ａ４２+ａ６３+ａ５４+ａ８５+ａ２６）／７」でもとめられる。

上記もとめた各平均値のうちで値が最も小さい条件が選択される。

なお、ロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの長さの違いや回転しない軸の存在等、平等に評価できない軸が存在するので、上述した単純平均ではなく、重み付けをした平均値を採用してもよい。

たとえば、初期値Ｘにおける最大速度の平均値等をもとめる場合において、「初期値Ｘにおける最大速度の平均値＝（ａ３０×ｗ０+ａ７１×ｗ１+ａ５２×ｗ２+ａ８３×ｗ３+ａ６５×ｗ４+ａ４５×ｗ５+ａ５６×ｗ６）／７」としてもよい。ｗ０〜ｗ６は、重み付けの係数であり、その値は、０以上１以下である。

第３の選択基準（評価関数ｆ３）は、走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの最大速度の標準偏差が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準である。

第４の選択基準（評価関数ｆ４）は、走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの移動距離が最も少ない挙動パターンを選択する選択基準である。

第５の選択基準（評価関数ｆ５）は、走行軸２５（アーム１７Ａ）およびロボット１３の各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの移動方向の反転回数が最も少ない挙動パターンを選択する選択基準である。

次に、ロボット１３の動作（挙動パターンの算出を含む）について説明する。

ロボット制御装置１９の制御部２７が、Ｘ軸方向で保持位置に対するロボット１３のベースアーム１７Ａの位置を変えて（変える毎に）、上記追従をするときにおけるロボット１３の挙動パターン（Ｘ軸方向での移動速度の変化のパターンと各関節における回動速度の変化パターン）を予め計算することで複数もとめる（挙動パターン算出段階；図６のステップＳ５〜ステップＳ１７）。これらのもとめた各挙動パターンをメモリ２９に記憶する。

続いて、挙動パターン算出段階でもとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて挙動パターンを選択する（挙動パターン選択段階；図６のステップＳ１９、Ｓ２１）。

続いて、挙動パターン選択段階で選択した挙動パターンを用いてロボット１３を駆動する制御をする。このときにワークＷの曲げ加工がなされる。

ここで、ロボット１３の動作（挙動パターンの算出を含む）について、図６等を参照しつつさらに詳しく説明する。

まず、保持部２１が追従をするときのアプローチ姿勢−速度Ｖの結果を近似しておき、計算に必要なロボット１３の機械情報の構成を決定する（Ｓ１）。

続いて、金型（ダイＤ）上面の高さ（図１のＺ寸法）を定める（Ｓ３）。これらの決定された情報は、ロボット制御装置１９に入力される。

続いて、Ｘ（Ｇｘ）の値（Ｑｘの値でもよい）、および、Ｙの値を変えつつ、ロボット１３の挙動パターンを算出する（Ｓ５〜Ｓ１７）。

ステップＳ９では、アプローチ姿勢（図３、図４に参照符号Ｗ０で示すワークＷを保持している保持部２１の位置と姿勢）における保持部２１の位置ベクトルＱを、Ｘ（Ｇｘ）、Ｙ、Ｚの機械情報から算出する。

保持部２１の位置ベクトルＱは、保持部２１のＸ軸方向での位置、保持部２１のＹ軸方向での位置、保持部２１のＺ軸方向での位置、保持部２１の姿勢（保持部２１のピッチ角度、保持部２１のロール角度、保持部２１のヨー角度）によって定まるのであるが、位置ベクトルＱにおける寸法Ｘ（Ｇｘ）、ロボット１３の各関節１５Ａ〜１５Ｆの回動角度θ１〜θ６は、逆運動関数によってもとめられる。

続いて、保持部２１が追従をするときの速度指令ベクトルＶを決定し（Ｓ１１）、各軸の速度Ｖ等を算出する（Ｓ１３）。この場合、図３、図４で示すように、プレスブレーキ１の設置されたパンチＰの速度等によって、パンチＰがワークＷを押している箇所（Ｐ０〜Ｐ３）がＺ軸方向で変化し、ワークＷはＷ０〜Ｗ３のような挙動をとるので、ロボット制御装置１９は、プレスブレーキ１の制御装置から送られてきた、パンチＰがワークＷを押している箇所の位置情報および速度に基づいて、各軸の速度Ｖ等を算出する。

図７は、ステップＳ１１、Ｓ１３でもとめた各軸の速度、位置の例を示している。図７では０．１秒毎の追従を示している。Ｘ´は、ベース体２３に対するベースアーム１７Ａの移動速度であり、θ１´〜θ６´は、各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの回動速度（角速度）である。Ｘは、ベース体２３に対するベースアーム１７Ａの位置であり、θ１〜θ６は、各アーム１７Ｂ〜１７Ｇの回動角度である。ａ１０〜ａ１０６は、１ｒａｄ／ｓｅｃ等の速度（角速度）を示しており、ｂ１０〜ｂ１０６は、１ｒａｄ等の位置（角度）を示している。

続いて、評価関数によって、評価値を定める（Ｓ１９）。

ここで、評価関数ｆ１によって、評価値を定める場合を例に掲げて説明する。

ロボット１３の走行軸２５の定格速度Ｘ´は１００ｍｍ／ｓｅｃであり、各関節１５Ａ〜１５Ｆの定格角速度は、１ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。図７におけるａ３０の値が、Ｘ´の最大値であり１３０ｍｍ／ｓｅｃであるものとする。ａ５１の値がθ１´の最大値であり１．１ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。ａ２２の値がθ２´の最大値であり１．２ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。ａ６３の値がθ３´の最大値であり０．８ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。ａ８４の値がθ４´の最大値であり０．７ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。ａ７５の値がθ５´の最大値であり１．０ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。また、ａ９６の値がθ６´の最大値であり０．９ｒａｄ／ｓｅｃであるものとする。

これらを無次元化すると、Ｘ´の最大値は１．３になり、θ１´の最大値は１．１になり、θ２´の最大値は１．２になり、θ３´の最大値は０．８になり、θ４´の最大値は０．７になり、θ５´の最大値は１．０になり、θ６´の最大値は０．９になる。この場合のおけるロボット１３の最大速度は、１．３ということになる。

図７は、図２に示すＸ（Ｑｘ）および図１に示すＹの値がある１つの一定の値をとったときにおける１つの状態を示している。したがって、Ｘの値が２００通りに変化し、Ｙの値が１００通りに変化すれば、図７は２０００通り存在することになる。

評価関数ｆ１を用いて評価するときには、たとえば、Ｙの値を一定にしておいて、２００通りの中から、Ｘ´、θ１´〜θ６´の最大速度（無次元化された最大速度）が最も小さいものを選択する。

なお、ロボット１３の６軸と走行軸２５の１軸とで、すでに理解されるように、７軸の冗長ロボットが生成されている。したがって、保持部２１（第６アーム１７Ｇ）が、曲げ加工されるワークＷを保持し続ける場合、ワークＷに対する保持部２１の位置や姿勢が一定であっても（保持部２１のＸ軸方向の位置、Ｙ軸方向の位置、Ｚ軸方向の位置、Ｘ軸に平行な軸回りの回動角度（姿勢）、Ｙ軸に平行な軸回りの回動角度（姿勢）、Ｚ軸に平行な軸回りの回動角度（姿勢）がワークの曲げに応じて一義的に変化しても）、走行軸２５とロボット１３の各アーム１７Ａ〜１７の位置や速度（挙動パターン）は、一義的には決まらない。

そこで、制御部２７は、擬似逆行列を用いた逆運動関数でロボット１３の挙動パターンをもとめている。

続いて、Ｘ（図２の示すＱｘ）寸法に対する図１の示すＹ寸法の評価値を近似式にしてメモリ２９に記憶しておく（Ｓ２１；図９の線図Ｇ１参照）。

そして、ロボット１３が追従動作をするときには（プレスブレーキ１を用いてワークＷに曲げ加工するときに変位するワークＷの所定の部位を保持部２１で保持し続けるときには）、図９の線図Ｇ１を用いて、Ｙ寸法に対するＸ（Ｑｘ）寸法の値を定め、この定めたＸ寸法の値のところで、保持部２１によりワークＷを保持する。

ロボット制御装置１９によれば、保持位置に対するロボット１３のベースアーム１７Ａの位置を変える毎に、追従をするときにおけるロボット１３の挙動パターンを予め計算することで複数もとめ、これらのもとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて挙動パターンを選択し、この選択した挙動パターンを用いてロボット１３を駆動する制御をするように構成されているので、ロボット１３の駆動を最適化することができ、ロボット１３を無駄なく効率良く動作させることができ、ワークＷの曲げ加工を効率良く行うことができる。

また、ロボット制御装置１９によれば、選択基準として複数のものから選択することができるので、ワークＷの曲げ加工の様々な態様に最も適するようにして、ロボット１３の駆動を最適化することができる。たとえば、選択基準として走行軸２５およびロボット１３の各アーム１７Ａ〜１７Ｇの移動方向の反転回数が最も少ない挙動パターンを選択すれば、走行軸２５やロボット１３の関節部分にバックラッシュが存在していても、このバックラッシュよるロボット１３の保持部２１の位置精度のばらつきを最小にすることができる。

１ 折り曲げ加工機（プレスブレーキ）
１３ ロボット
１５Ａ〜１５Ｆ 関節
１７Ａ〜１７Ｇ アーム
１９ ロボット制御装置
２１ 保持部
２５ 走行軸
ｆ１〜ｆｎ 評価関数
Ｗ 板材（ワーク）

Claims (4)

1. 折り曲げ加工機を用いて曲げ加工するときに変位する板材を、全体が走行軸に沿って移動するロボットの保持部で保持し、前記ロボットの各アームを各関節のところで駆動するとともに前記ロボットを前記走行軸に沿って移動することで、前記ロボットの保持部を前記板材の変位に追従させて動作させるロボット制御装置において、
   前記保持位置に対する前記ロボットのベースアームの位置を変えて、前記追従をするときにおける前記ロボットの挙動パターンを複数もとめ、これらのもとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて挙動パターンを選択し、この選択した挙動パターンを用いて前記ロボットを駆動する制御をするように構成されていることを特徴とするロボット制御装置。
2. 請求項１に記載のロボット制御装置において、
   前記各挙動パターンは、前記板材の曲げ線に対する前記保持部の保持位置を変えることによってももとめられるものであることを特徴とするロボット制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のロボット制御装置において、
   前記評価関数を用いて挙動パターンを選択する選択基準として、前記走行軸および前記ロボットの各アームの最大速度が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの最大速度の平均値が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの最大速度の標準偏差が最も小さい挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの移動距離が最も少ない挙動パターンを選択する選択基準、前記走行軸および前記ロボットの各アームの移動方向の反転回数が最も少ない挙動パターンを選択する選択基準、のうちの少なくともいずれかの選択基準が用いられるように構成されていることを特徴とするロボット制御装置。
4. 折り曲げ加工機を用いて曲げ加工するときに変位する板材を、全体が走行軸に沿って移動するロボットの保持部で保持し、前記ロボットの各アームを各関節のところで駆動するとともに前記ロボットを前記走行軸に沿って移動することで、前記ロボットの保持部を前記板材の変位に追従させて動作させるロボット制御方法において、
   前記保持位置に対する前記ロボットのベースアームの位置を変えて、前記追従をするときにおける前記ロボットの挙動パターンを複数もとめる挙動パターン算出段階と、
   前記挙動パターン算出段階でもとめた各挙動パターンの中から評価関数を用いて挙動パターンを選択する挙動パターン選択段階と、
   前記挙動パターン選択段階で選択した挙動パターンを用いて前記ロボットを駆動する制御をするロボット制御段階と、
   を有することを特徴とするロボット制御方法。

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