JP6490112B2 - ロボット制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロボット制御装置に関する。

従来、三次元位置測定器等を使用して、多関節ロボットの先端位置情報を複数の測定点で計測し、リンク長を含むＤ−Ｈ（Denavit-Hartenberg）パラメータ等を補正したり、各回転関節のモータに作用する負荷トルクから生じた撓みを算出してモータ指令に加算することで撓み量を補正したりすることにより、関節ロボット先端の絶対精度を向上させることが知られている。

例えば、特許文献１には、多関節ロボットに対して指示した位置と実際の位置とのずれ量を算出して修正する技術が開示されている。また、特許文献２には、学習モデルを用いることで関節の撓みによるずれ量を予測し修正する技術が開示されている。

特開２０１４−６５１００号公報 特開平６−８３４２７号公報

しかしながら、上述のようにずれ量を修正したとしても、特異点近傍のためにずれ量を修正できない場合や、姿勢によっては精度が悪くなる可能性がある。そのため、多関節ロボットの動作領域の全てにおいて精度を均一にすることができないという問題点がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、多関節ロボットに教示を行う際の教示操作性を向上させることのできるロボット制御装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の第一の態様は、多関節ロボットの動作領域空間を複数の領域に格子状に分割する際に画定される複数の分割点における位置精度情報を格納する記憶部と、前記位置精度情報及び前記多関節ロボットの現在の手先位置に基づいて、当該手先位置における位置精度を算出する位置精度算出部と、前記位置精度を表示部に出力する出力部と、を備え、前記出力部が、前記記憶部に格納された複数の前記位置精度情報の分布をマップとして出力するロボット制御装置である。

上記第一の態様に係るロボット制御装置によれば、位置精度算出部によって、予め記憶部に格納された複数の分割点における位置精度情報と、多関節ロボットの現在の手先位置に基づいて、当該手先位置における位置精度が算出される。そして、算出された位置精度が、出力部によって外部に出力される。

このようにすることで、多関節ロボットの現在の手先位置における位置精度を教示者に即座に提示することができるため、教示者の教示操作性を向上させることができる。教示者は、提示された位置精度の情報に基づいて、教示位置における精度が良好ではないと判断した場合には、ワークの位置の変更や多関節ロボットの設置場所の変更をすることにより、精度が良好ではない位置を避けて教示を行うことができる。また、教示者は、精度が良好ではないと判断した領域について再度キャリブレーション作業を実施することができる。

上記第一の態様に係るロボット制御装置において、前記出力部が、前記記憶部に格納された複数の前記位置精度情報の分布をマップとして出力する構成であってもよい。
このようにすることで、教示者は、多関節ロボットの動作領域空間における位置精度情報の分布を俯瞰することができるため、教示者の教示操作性をより向上させることができる。

本発明の第二の態様は、多関節ロボットの関節角度空間を分割する際に画定される複数の分割点における位置精度情報を格納する記憶部と、前記位置精度情報及び前記多関節ロボットの現在の関節角度に基づいて、当該関節角度における位置精度を算出する位置精度算出部と、前記位置精度を表示部に出力する出力部と、を備え、前記出力部が、前記記憶部に格納された複数の前記位置精度情報の分布をマップとして出力するロボット制御装置である。

上記第二の態様に係るロボット制御装置によれば、位置精度算出部によって、予め記憶部に格納された関節角度空間を分割する際に画定される複数の分割点における位置精度情報と、多関節ロボットの現在の手先位置に基づいて、当該手先位置における位置精度が算出される。そして、算出された位置精度が、出力部によって外部に出力される。

このように、記憶部に格納されている位置精度情報が関節角度空間に基づくものであり、これに基づいて算出された多関節ロボットの現在の手先位置における位置精度の情報を教示者に提示できるため、教示者は、精度が低下する特異点近傍を避けて教示することができる。結果として、教示者の教示操作性を向上させることができる。

上記いずれかの態様に係るロボット制御装置において、前記位置精度情報は、予め計測された前記多関節ロボットの実際の位置と、指令された位置との差分値であってもよい。

本発明によれば、多関節ロボットを教示する際の教示操作性を向上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の概略構成を示す図である。 図１のロボット制御装置に備えられる位置精度情報記憶部に格納される位置精度情報の一例を示す図表である。 位置精度情報のマップ表示について説明する図である。 図１のロボット制御装置に備えられる位置精度出力部によって出力される表示について説明する図である。 図１のロボット制御装置に備えられる位置精度情報記憶部に格納される位置精度情報の一例を示す図表である。 図１のロボット制御装置において実行される処理を示すフローチャートである。

（第一の実施形態）
以下、本発明の一実施形態に係るロボット制御装置について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態のロボット制御装置１は、互いにバスを介して接続された、不図示の、ＣＰＵ(Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の補助記憶装置と、教示ペンダント等の入出力装置が接続される入出力インタフェースと、ロボット等の外部機器との間で種々のデータのやりとりを行う外部インタフェース等と、を備えている。補助記憶装置には、各種プログラムが格納されており、ＣＰＵが補助記憶装置からプログラムをＲＡＭ等の主記憶装置に読み出し、実行することにより、種々の処理が実現される。

図１に示されるように、本実施形態に係るロボット制御装置１は、ＣＰＵによって実行される機能ブロックとして、位置精度情報記憶部（記憶部）１１と、位置精度算出部１２と、位置精度出力部（出力部）１３と、を備えている。

位置精度情報記憶部１１は、位置精度算出部１２と位置精度出力部１３とに接続されている。位置精度算出部１２は、多関節ロボット２と、位置精度情報記憶部１１と、位置精度出力部１３とに接続されている。位置精度出力部１３は、位置精度情報記憶部１１と位置精度算出部１２と多関節ロボット２とに接続されている。また、位置精度出力部１３には、表示部を有する教示ペンダント（不図示）が接続されている。

位置精度情報記憶部１１は、上述の主記憶装置又は補助記憶装置の一部により構成され、多関節ロボット２の動作領域の全てを格子状に分割することによって画定される格子点（分割点）の夫々における位置精度データ（位置精度情報）を格納するように構成されている。位置精度データは、図２に示されるように、位置データと精度データとが対応付けられた位置精度テーブルとして格納されている。位置データは、多関節ロボット２に固定されたロボット座標系を基準とする各格子点の三次元座標値である。精度データは、一の格子点を指令位置とした場合に、指令に従って移動した実際の多関節ロボット２の手先位置から指令位置を差し引いた値、すなわち差分値であり、全ての格子点について予め算出され、位置精度テーブルに格納されている。なお、実際の多関節ロボット２の手先位置は、三次元測定センサによって計測することができる。

より具体的には、各格子点における位置精度データ（Ａｘ，Ａｙ，Ａｚ）は、多関節ロボット２に対する指令位置（Ｃｘ，Ｃｙ，Ｃｚ）と三次元測定センサの出力（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）から以下の式（１）〜（３）により算出される。
Ａｘ＝Ｍｘ−Ｃｘ （１）
Ａｙ＝Ｍｙ−Ｃｙ （２）
Ａｚ＝Ｍｚ−Ｃｚ （３）

なお、各格子点間の間隔は、等間隔でなくてもよい。例えば、精度データの変化が大きい領域においては、格子間隔を密にし、精度データの変化が小さい領域においては、格子間の間隔を大きくしてもよい。このようにすることで、位置精度情報記憶部１１の記憶容量を抑えつつ、位置精度データを精確に求めることができる。

位置精度算出部１２は、多関節ロボット２から受信した現在の手先位置の情報と、位置精度情報記憶部１１に格納された位置精度データとに基づいて、多関節ロボット２の現在の手先位置における位置精度を算出するように構成されている。現在の手先位置における位置精度は、一般的な公知の補間方法により近隣の格子点における位置精度データから算出することができる。例えば、現在の手先位置近傍の８点の格子点における位置精度データから線形補間によって算出することができる。

位置精度出力部１３は、多関節ロボット２から受信した現在位置の情報と、位置精度算出部１２によって算出された多関節ロボット２の現在位置の位置精度と、位置精度情報記憶部１１に格納された各格子点の位置精度データを教示ペンダントの表示部（不図示）に出力するように構成されている。

位置精度出力部１３は、図３に示されるように、位置精度情報記憶部１１に格納された各格子点の位置精度データに基づいて、多関節ロボット２の動作領域空間を、「精度良好エリア」、「精度普通エリア」及び「精度不良エリア」の三つの領域に分けて出力するように構成されている。

図３に示される例では、細かいドットパターンの領域が「精度良好エリア」を示しており、粗いドットパターンの領域が「精度普通エリア」を示しており、ハッチングされている領域が「精度不良エリア」を示している。

また、本実施形態の位置精度出力部１３は、図４に示されるように、教示ペンダント上の表示部に、多関節ロボット２の現在位置における各軸の角度と、現在位置に対応する誤差値並びに平均値及び最大値と、位置精度データの分布が夫々の精度に応じて三つの領域に分けられた動作範囲全体のマップと、その三つの領域のうち現在の手先位置における位置精度が属する領域を示す文字列と、を表示する。図４に示される例では、多関節ロボット２の手先位置が「精度良好エリア」の範囲内であるため、「精度良好」の文字列が表示されている。

次に、上記構成を備えるロボット制御装置１において実行される処理について、図１及び図６を参照しながら説明する。なお、以下の処理を実行する前に、多関節ロボット２に対して予めキャリブレーションを行い、絶対位置精度を向上させておくものとする。

まず、位置精度算出部１２において、教示者によって教示された、多関節ロボット２の現在の手先位置における位置精度が、位置精度情報記憶部１１に格納された位置精度データから算出される（図６のステップＳ１）。

そして、位置精度出力部１３において、現在位置、位置精度算出部１２において算出された現在位置における位置精度、位置精度情報記憶部１１に格納された位置精度データのマップ表示が教示ペンダントの表示部に出力される（図６のステップＳ２）。

このように、本実施形態に係るロボット制御装置１によれば、多関節ロボット２の現在位置における精度情報を教示者に即座に提示できるため、教示者の教示操作性が向上する。教示者は、提示された位置精度の情報に基づいて、教示位置における精度が良好ではないと判断した場合に、ワークの位置の変更や多関節ロボット２の設置場所の変更をすることにより、精度が良好ではない位置を避けて教示を行うことができる。また、教示者は、精度が良好ではないと判断した領域について再度キャリブレーション作業を実施することができる。

（第二の実施形態）
次に、第二の実施形態について説明する。第二の実施形態では、多関節ロボット２の関節角度空間を分割する際に画定される複数の分割点における位置精度データが位置精度情報記憶部１１に格納される点で、第一の実施形態と異なる。以下、第一の実施形態と異なる点を中心に説明する。

本実施形態における位置精度情報記憶部１１に格納される位置精度データは、図５に示されるように、関節角度空間における分割点の位置データと精度データとが対応付けられた位置精度テーブルとして格納されている。位置データは、多関節ロボット２の関節軸Ｊ１〜Ｊ６の関節角度で表されている。精度データは、一の分割点を指令角度とした場合に、指令に従って移動した実際の多関節ロボット２の手先位置から指令角度によって決定される手先位置を差し引いた値であり、全ての分割点について予め算出され、位置精度テーブルに格納されている。

なお、図５では、全ての関節軸Ｊ１〜Ｊ６からなる関節角度空間における各分割点の位値精度データが位置精度テーブルに保存されているが、精度データの変化の小さい要素については省いてもよい。例えば、関節軸Ｊ４〜Ｊ６による姿勢の精度に対する影響が少ない場合、関節軸Ｊ１〜Ｊ３からなる関節角度空間を格子状に分割し、各分割点における位置精度データのみを位置精度テーブルに保存しておくことで、位置精度情報記憶部１１の記憶容量を抑えることができる。

本実施形態における位置精度算出部１２は、多関節ロボット２から受信した現在の関節角度の情報と、位置精度情報記憶部１１に格納された位置精度データとに基づいて、多関節ロボット２の現在位置における精度情報を算出するように構成されている。現在位置における精度情報は、一般的な公知の補間方法により近隣の分割点における位置精度データから算出することができる。

このように、本実施形態では、位置精度情報記憶部１１に格納されている位置精度データが関節角度空間に基づくものであり、これに基づいて算出された多関節ロボット２の現在位置における精度情報を教示者に提示できるため、教示者は、精度が低下する特異点近傍を避けて教示することができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上述の実施形態では、位置精度テーブルの精度データをＸ，Ｙ，Ｚの夫々の成分によって保存しているが、これに限られず、他の形式で保存してもよい。
また、上述の実施形態では、位置精度出力部１３が位置精度を出力させる出力先として、教示ペンダントの表示部としたが、これに限られず、ロボット制御装置１に接続可能な他の外部出力装置であってもよい。

１ ロボット制御装置
２ 多関節ロボット
１１ 位置精度情報記憶部（記憶部）
１２ 位置精度算出部
１３ 位置精度出力部（出力部）

Claims (3)

1. 多関節ロボットの動作領域空間を複数の領域に格子状に分割する際に画定される複数の分割点における位置精度情報を格納する記憶部と、
   前記位置精度情報及び前記多関節ロボットの現在の手先位置に基づいて、当該手先位置における位置精度を算出する位置精度算出部と、
   前記位置精度を表示部に出力する出力部と、
   を備え、
   前記出力部が、前記記憶部に格納された複数の前記位置精度情報の分布をマップとして出力するロボット制御装置。
2. 多関節ロボットの関節角度空間を分割する際に画定される複数の分割点における位置精度情報を格納する記憶部と、
   前記位置精度情報及び前記多関節ロボットの現在の関節角度に基づいて、当該関節角度における位置精度を算出する位置精度算出部と、
   前記位置精度を表示部に出力する出力部と、
   を備え、
   前記出力部が、前記記憶部に格納された複数の前記位置精度情報の分布をマップとして出力するロボット制御装置。
3. 前記位置精度情報は、予め計測された前記多関節ロボットの実際の位置と、指令された位置との差分値である請求項１または２に記載のロボット制御装置。

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