JP6137379B2 - ロボット装置 - Google Patents
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図2は第1実施形態に係るロボット装置を示し、(a)は概略平面図、(b)は概略断面図である。本実施形態のロボット装置は、水平方向に回転可能に2本のアームが連結された、いわゆる2軸水平多関節ロボット100(以下、ロボット装置100という)である。
ω2=(dθ2/dt)×(1/N2)
となる。
ω1=(dθ1/dt)×(1/N1)
1/N1:トルク伝達装置61の減速比
となる。
ωb=ωa−ω2−ω1
によって得られる。得られたねじれ角速度ωbは、第1アーム11に起因するねじれ角速度ωb1と、第2アーム12に起因するねじれ角速度ωb2と、が合成されたものと考えられ、
ωb=ωb1+ωb2
と表される。換言すれば、ねじれ角速度ωbを、各アーム11,12に起因するねじれ角速度ωb1,ωb2に分解することによって、アーム体10の振動を適正なタクトタイムになるようにアクチュエーター51,52を制御するためのジャイロゲインの調整をすることができる。
第2実施形態として、第1実施形態に係るロボット装置100の制御方法を説明する。図9はロボット装置100の制御方法を示すフローチャートである。
ロボット装置100の稼動状態において、ワーク保持装置70に被作業物が保持され重量を計測する重量取得工程(S110)が実行される。重量取得工程(S110)では、第2アーム12に掛かる力によって第2アーム12に備える重量取得手段としての力覚センサー13に発生した電荷量が重量演算部550に送出され、保持された被作業物の重量mが計測され、その重量mはRAM400などの記憶装置に記憶される。次にゲイン取得工程(S120)に移行する。
測定された被作業物の重量mから、ロボット装置100のねじれ角速度にかけるジャイロゲインGm(以下、ゲインGmという)を、図11に示すロボット装置100に格納されているジャイロゲインテーブルの基準値線Lsにおける重量mに対応するジャイロゲインの値であるゲインGmを取得する。取得されたゲインGmがゲイン調整指示部620bを介してKg620aに設定される。設定されたゲインGmに基づいて、ロボット装置100のアーム体10は所定の位置まで作業位置Pを移動させる駆動が開始される。この駆動の状態から、以降の工程によって振動を抑制するための制御方法が実行される。
先ずはロボット装置100の稼動状態において、第1演算工程(S131)が実行される。第1演算工程(S131)では、第1演算部510においてアクチュエーター51,52に備える角度センサー81,82から回転角度データを入手する。得られた回転角度データから、回転角度へ換算し、回転角度を時間で1回微分を行い、第2アーム12を駆動するアクチュエーター51を含むアーム連結装置20の出力部の回転角速度ω1、基体連結装置30の出力部の回転角速度ω2を演算する。
同時に第2演算工程(S132)において、第2演算部520に第2アーム12に備えるジャイロセンサー90から角速度データを入手し、アーム体10を連結駆動する各連結装置20,30を回転軸とする各アーム11,12の角速度を演算する。すなわち、上述したようにジャイロセンサー90から得られたデータから、基体連結装置30を回転軸とするアーム体10のジャイロセンサー90の配置位置での角速度ωaが演算される。
次に、第3演算工程(S140)に移行する。第3演算工程(S140)では、第1演算工程(S111)で演算された角速度ω1,ω2と、第2演算工程(S132)においてジャイロセンサー90の検出データから演算されたアーム体10の角速度ωaから、
ωb=ωa−ω2−ω1
によって、ねじれ角速度ωbを演算する。演算されたねじれ角速度ωbを、バンドパスフィルターによってフィルタリングし、第1アーム11のねじれ角速度ωb1、第2アーム12のねじれ角速度ωb2、を抽出、演算する。
次に、第4演算工程(S150)に移行する。第4演算工程(S150)では、第3演算工程(S140)で演算された、第1アーム11のねじれ角速度ωb1成分と、第2アーム12のねじれ角速度ωb2成分と、を積分し、取付位置P(図2参照)における図1に示すような振動を算出し、タクトタイムを演算する。その結果に基づき制御工程としての補正ゲイン生成工程(S160)に移行する。なお、第4演算工程(S150)では、オーバーシュートも取得する。
制御工程としての補正ゲイン生成工程(S160)は、図10に示すフローチャートで構成されている。補正ゲイン生成工程(S160)では、制御部600において、得られた第4演算工程(S150)における演算結果であるタクトタイム(以下、タクトタイムTという)を基に、ゲイン取得工程(S120)においてゲインGmを取得するためにジャイロゲインテーブル格納部800に格納された参照されるジャイロゲインテーブルの基準値線Lsに対して、補正の要否の判定、補正が必要と判定された場合にジャイロゲイン補正テーブルを作成し、ジャイロゲインテーブル格納部800に格納する。そして、常にタクトタイム規定値Ts以内にタクトタイムTがあるようにKg620aのゲインをジャイロゲインテーブル、あるいはジャイロゲイン補正テーブルによってゲインGmを取得し、Kg620aのゲインを最適化する。
図10に示すように、第4演算工程(S150)から先ずはロボット装置100の作業が終了したか、すなわち予め入力された被作業物が予定数量に達したかを判定する数量判定工程(S210)に移行される。数量判定工程(S210)において、予定数量に達している(YES)と判定された場合には、後述するロボット装置停止確認工程(S170)へ移行する。数量判定工程(S210)において、予定数量に達していない(NO)と判定された場合には、次の規定値読込工程(S220)へ移行する。
規定値読込工程(S220)は、予め仕様、あるいは要求基準、更には被作業物の重量によって基準値として決められたタクトタイム規定値Tsおよびオーバーシュート規定値Dsを制御部600に読み込む。タクトタイム規定値Tsおよびオーバーシュート規定値Dsは、予めRAM400に書き込んでおくか、ROM300に入力手段によって入力して記憶させ、RAM400もしくはROM300から呼び出して読み込むことができる。また、入力手段によって制御部600に直接入力することでもよい。次に、第4演算工程(S150)において演算されたタクトタイムTと、タクトタイム規定値Tsと、を比較する比較工程としてのタクトタイム比較工程(S230)へ移行する。
タクトタイム比較工程(S230)では、第4演算工程(S150)で演算されたタクトタイムTと規定値読込工程(S220)で取得されたタクトタイム規定値Tsと、が比較される。タクトタイムTがタクトタイム基準値Tsを超えている、すなわちT>Tsと判定された場合、オーバーシュート比較工程(S240)に移行する。なお、タクトタイムTがタクトタイム規定値Ts以内、すなわちT≦Tsと判定された場合には、後述するロボット装置動作停止確認工程(S170)に移行する。
タクトタイム比較工程(S230)において、T>Tsと判定されたことでKg620aに先に入力されたゲインGmで設定されることで、タクトタイム規定値Tsを超えてロボット装置100が駆動されたことを示している。従って、被作業物の重量mに対して補正ゲインGm´がKg620aに指示されることが必要になる。しかし、上述の図8を用いて説明したように、長くなったタクトタイムTbを短くすることによってオーバーシュートDbが大きくなるため、図8(c)に示す動作軌跡F2のようになる状態にまで至るかどうかの判定が必要である。従って、オーバーシュート比較工程(S230)では、タクトタイムTを短くするジャイロゲインの調整によって、オーバーシュート規定値Dsに対してオーバーシュートを大きくする余裕があるかを判定する。
補正ゲインテーブル生成工程(S260)では、図11に示すように、基準値線Lsに対してゲインを減少させた補正線LR1を生成する。この補正線Lrは、1回の補正ゲインテーブル生成工程(S250)において基準値線Lsに対する補正量R1は5%程度が好ましい。このように基準値線Lsよりゲインを減少させた補正線LR1に基づいてKg620aのジャイロゲインを設定することによって、作業位置Pでのねじれ角速度に掛かるゲインが減少し、アーム体10の角速度を上げてタクトタイムTを減少させることができる。生成された補正ゲインテーブルとしての補正線LR1のデータは、例えば記憶部としてのRAM400などに書き込まれ、格納される(S260)。生成された補正ゲインテーブルとしての補正線LR1によって、例えば重量mの被作業物をワーク保持装置70に保持すると、Kg620aに設定されるゲインはGm1、すなわちゲインGmから補正量R1を減少させたゲイン値が設定される。
次に、生成され格納された補正ゲインテーブルの補正線LR1を用いてテスト動作工程(S270)が実行される。テスト動作工程(S270)は、調整されたゲインを有するKg620aによってロボット装置100をテスト駆動させ、上述した重量取得工程(S110),補正線LR1からのゲイン取得工程(S120)、第1演算工程(S131)、第2演算工程(S132)、第3演算工程(S140)、第4演算工程(S150)を実行し、調整された、タクトタイムT´およびオーバーシュートD´と、を演算、計測し、再度タクトタイム比較工程(S230)に移行し、タクトタイム比較工程(S230)以降の工程が実行される。この時、タクトタイムT´をタクトタイムTに、オーバーシュートD´をオーバーシュートDに、それぞれ書換えて実行される。このテスト動作工程(S270)によって、タクトタイム比較工程(S230)の比較結果がT≦Tsとなれば、ロボット装置動作停止確認工程(S170)に移行する。
ロボット装置動作停止確認工程(S170)では、ロボット装置100が動作状態であるか、を確認し、動作状態(No)である場合には、重量取得工程(S110)に戻り、制御を繰り返す。動作停止状態(Yes)である場合には、制御は終了する。
Ls−LRn=R1+R2+…+Rx=Rs
とした場合、Rsが所定の値(閾値)を超えた場合に、ロボット装置100の異常と判断して動作停止(S280)に移行する工程を備えてもよい。なお、この場合の異常と判断される閾値は、ロボット装置100の仕様、駆動環境などから適宜決定される。
Claims (4)
- アームと、
前記アームを駆動するアクチュエーターと、
前記アクチュエーターの回転角度を検出する角度センサーと、
前記アームに設けられたジャイロセンサーと、
前記アームに設けられ、被作業物を保持する保持部と、
前記保持部によって保持される前記被作業物の重量を取得する重量取得部と、を備え、
前記重量に基づいて、前記ジャイロセンサーのゲインが変更され、
前記アームの振動は、前記角度センサーからの出力と、前記ジャイロセンサーからの出力と、から求められるねじれ角速度に前記ゲインを乗じた値に基づいて抑制される、
ことを特徴とするロボット装置。 - 前記重量が大きいほど、前記ゲインは、大きくなる、
ことを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。 - 前記アームのオーバーシュートとオーバーシュート規定値とを比較したオーバーシュート比較結果に基づいて、前記アームを制御する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載のロボット装置。 - 前記重量取得部は、力覚センサーである、
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のロボット装置。
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