JP6915395B2 - 制御装置、ロボットシステム、テーブル作成方法およびロボット制御方法 - Google Patents
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Description
このような態様とすれば、第1動作要素の際の第1伝達部の入力側の動作位置と出力側の動作位置とを検出することができる。そして、第1動作要素とは逆向きの第2動作要素の際の第1伝達部の入力側の動作位置と出力側の動作位置とを検出することができる。そのため、入力側の動作位置から理論的に計算される出力側の理想的な動作位置と、測定された出力側の動作位置とのズレを、逆向きの二つの移動を行った場合について入手することができる。よって、それらの測定値に基づいて、ロストモーションやバックラッシを考慮して、第1可動部の位置精度を向上させるためのパラメーターを決定することができる。
このような態様とすれば、第1伝達部についての測定と第2伝達部についての測定を前後して行う態様に比べて、第1可動部と第2可動部の位置精度を向上させるためのパラメーターを、短時間で決定することができる。
A1.ロボットシステムの構成:
図1は、第1実施形態のロボットシステム1を示す説明図である。本実施形態のロボットシステム1は、ロボット100と、ロボット制御装置300と、設定装置600と、を備える。
図5は、アーム110の位置精度を向上させるためのパラメーターを導出するための設定の手順を示すフローチャートである。図5の処理は、設定装置600、ロボット制御装置300およびロボット100によって実行される。
α:角度伝達誤差
θ:減速機510の入力軸510iの角度位置
A:振幅(第1の設定パラメーター)
n:角度伝達誤差の周期に対応する係数
φ:位相補正量(第2の設定パラメーター)
図7は、第2実施形態のロボット100bのアーム110aを示す説明図である。第2実施形態においては、ロボット100bの構成が第1実施形態のロボット100とは異なる。また、第2実施形態においては、第1実施形態において数式(1)のパラメーターであった第1の補正パラメーターAおよび第2の補正パラメーターφに代えて、入力軸の角度位置に応じた補正値自体が、あらかじめ記憶される。そして、ロボット100を運用する際には、その補正値を使用して補正が行われる。第2実施形態の他の点は、第1実施形態と同じである。
第3実施形態においては、図5のステップS100で、設定装置600のディスプレイ602に表示されるユーザーインターフェイスが第2実施形態とは異なる。そして、第3実施形態においては、回転軸の方向が互いに垂直な複数の関節について、同時に特定動作が実施される。第3実施形態の他の点は、第2実施形態と同じである。
上記実施形態では、設定装置600のディスプレイ602を介してユーザーが入力を行い、その入力に応じて命令生成部612がロボット制御装置300に対する命令を生成する。しかし、ユーザーが直接コマンドを入力して、ロボット制御装置300の制御部309に特定動作を行わせることもできる。第4実施形態においては、要素アームの位置精度を向上させるためのパラメーターを導出する処理を指示する信号SSの生成のさせ方が、第2実施形態とは異なる。第4実施形態の他の点は、第2実施形態と同じである。
E1.他の実施形態1:
(1)上記第1実施形態においては、サーボモーター410の出力軸410oに減速機510の入力軸510iが接続されており、サーボモーター410の出力軸410oの角度位置と、減速機510の入力軸510iの角度位置とは等しい(図1の410o,510i参照)。しかし、駆動力を発生させる駆動部と伝達部の間には、他の歯車機構や、ベルトとプーリーなど、回転速度を変化させる機構が設けられていてもよい。そのような機構の減速比Npとし、駆動部の出力軸の角度位置をθoとすると、減速機の入力軸の角度位置θは、θ=Np×θoで得られる。
また、ロボット制御装置300もしくは設定装置600の一部の機能部を別の装置が備えてもよい。例えば、上記第1実施形態において設定装置600が備えているパラメーター決定部614などの一部または全部の機能を、ロボット制御装置300が備えてもよい。
上記第1実施形態においては、第1動作要素Me1および第2動作要素Me2は、回転である(図1参照)。しかし、第1動作要素Me1および第2動作要素Me2は、直線的な移動であってもよい。また、上記第1実施形態においては、第1位置P1および第2位置P2は、角度位置である。しかし、第1位置および第2位置は、直線上の位置であってもよい。
上記第1実施形態においては、第1動作要素Me1と第2動作要素Me2の移動速度は、いずれも100°/秒以下である。しかし、第1動作要素と第2動作要素の移動速度は、150°/秒、300°/秒など、100°/秒より大きくてもよい。
上記第1実施形態においては、第1位置と第2位置とによって定められる角度範囲は、減速機510が1周期分以上の伝達誤差の変化を生じさせ、4周期分以上の伝達誤差の変化を生じさせない角度範囲である。また、上記第2実施形態においては、第1位置と第2位置とによって定められる角度範囲は、減速機の伝達誤差が8周期以上の変化を生じる角度範囲である。
上記第1実施形態においては、駆動力を伝達する伝達部は、減速機510である。しかし、伝達誤差を低減させる対象である伝達部は、回転入力をより回転速度が高い回転出力に変換する構成であってもよいし、回転入力と回転出力がほぼ一致する構成であってもよい。
上記第1実施形態においては、出力側角度センサー520は、第1伝達部としての減速機510の出力軸510oの角度位置を検出する。しかし、第1伝達部の出力側の動作位置を検出する第1出力位置検出部は、第1伝達部の出力を測定してもよいし、第1伝達部の出力によって駆動される下流の構成の動作位置を測定してもよい。第1伝達部の出力によって駆動される下流の構成の動作位置を測定する構成としては、たとえば、第2実施形態の慣性センサー710,720がある。また、たとえば、関節J3を固定して関節J2について特定動作を行い、関節J2に接続された要素アーム110cよりも下流の要素アーム110dに備えられる慣性センサー720を使用して測定値を得て、関節J2の補正値を決定することもできる。
また、アーム全体の固定端(図7のAB参照)に近い関節の動作位置の誤差がアームの先端のエンドエフェクタの位置に与える影響は、固定端ABから遠い(すなわち、アームの先端に近い)関節の動作位置の誤差がエンドエフェクタの位置に与える影響に比べて、大きい。アーム全体の固定端に近い関節については、その回転軸からアームの先端までの距離が長くなるためである。このため、ロボットが備えるすべての関節のうち、アーム全体の固定端に近い一部の関節のみについて、動作位置の誤差を測定しこれを補正するための慣性センサーを備える態様としてもよい。たとえば、第2実施形態のロボット100bにおいて、関節J1〜J6のうち、関節J1〜J3のみを補正する態様においては、第2実施形態のロボット100bにおいて各要素アーム110b〜110gに設けられている慣性センサーのうち、要素アーム110b,110dに設けられる慣性センサー710,720のみを備える形態でもよい。
上記第2実施形態においては、慣性センサーとして、ジャイロセンサーが使用される(図7の710,720参照)。しかし、伝達部の出力側の動作位置を検出する出力位置検出部としては、他の様々なセンサーを使用することができる。たとえば、出力位置検出部としては、X,Y,Z軸方向の加速度と角速度を検出することができるIMU(Inertial Measurement Unit)を採用することができる。また、出力位置検出部としては、X,Y,Z軸方向のうち1以上の方向の加速度を検出することができる加速度センサーを採用することができる。さらに、出力位置検出部としては、X,Y,Z軸方向の1以上の方向の加速度と、X,Y,Z軸方向の1以上の方向の角速度と、を検出することができる慣性センサーを採用することができる。すなわち、第1出力位置検出部は、第1可動部の角速度および加速度の少なくとも一方を検出することができる慣性センサーとすることができる。また、出力位置検出部としては、伝達部の出力側の動作位置を検出することができるレーザー変位計や、カメラ等を採用することができる。測定時に測定対象に取りつけられるセンサーは、あらかじめ装置に組み込まれているセンサーであってもよいし、測定のために装置に取りつけられるセンサーであってもよい。
上記第2実施形態においては、1度間隔の360個の角度位置について、補正値が計算され、表T11,T12として記憶される(図10参照)。しかし、あらかじめ記憶される補正値は、入力側の他の動作位置に対応するものであってもよい。また、あらかじめ記憶される補正値は、互いに等間隔ではない複数の動作位置に対応する補正値であってもよい。
上記第1実施形態においては、補正値を決定するための式(1)が含む補正パラメーターA,φが、あらかじめ記憶される。しかし、あらかじめ記憶されるパラメーターは、補正値を決定するための他の式の係数であってもよいし、あらかじめ用意された補正値群を適切に選択するためのパラメーターであってもよい。
上記第1実施形態においては、第1動作要素は、第1位置P1から第2位置P2にアーム110を動かす動作であり、第2動作要素は、第2位置P2から第1位置P1にアーム110を動かす動作である。このため、第1動作要素と第2動作要素の動作区間は等しい。しかし、第1動作要素と第2動作要素とは、異なる動作区間において実行される動作とすることもできる。また、第1動作要素の動作区間と第2動作要素の動作区間とは、一部が重複する動作区間であってもよい。たとえば、第1動作要素と第2動作要素とは、角度範囲と位相との少なくとも一方が異なっている態様とすることができる。
(1)上記実施形態においては、複数組の測定値は、式(1)を決定するために行われる重回帰分析において使用される。しかし、複数組の測定値は、他の方法で、補正値の決定に使用されることができる。たとえば、特定動作によって得られた複数組の測定値から、平均値が計算されることができる。そして、その平均値に基づいて、補正値を決定するための式の係数が決定されることができる。
上記第4実施形態においては、一つの関節についての特定動作を指示するコマンドについて説明した(図12および図13参照)。しかし、複数の関節についての特定動作を少なくとも一部重複する時間区間において実行することを指示するコマンドを、採用することもできる。
上記第2実施形態においては、本開示を6軸ロボットを例として説明した。しかし、本開示は、4軸ロボットや他の数の関節を備えるロボットに適用することもできる。ただし、本開示は、関節を2個以上有する装置に適用することが好ましく、関節を3個以上有する装置に適用することがより好ましい。
(1)上記第2実施形態においては、関節J1についての測定処理と、関節J1に垂直な回転軸を有する関節J3についての測定処理とが、並行して行われる。しかし、複数の関節についての測定は、一部または全部が異なる時間区間において実行されることができる。ただし、少なくとも一部が重複する時間区間において異なる関節についての測定が行われることが好ましい。
上記第2実施形態においては、ねじり関節J1についての測定処理と、ねじり関節J3についての測定処理とが、並行して行われる。しかし、並行して伝達誤差の測定が行われる関節は、回転関節に限らず、直進関節であってもよい。
上記第3実施形態においては、設定装置600の命令生成部612が、同時に伝達誤差の測定を行う関節を、ユーザーからの入力に応じて決定する(図11参照)。しかし、同時に伝達誤差の測定を行う関節の組み合わせがあらかじめ定められ、ROM等の記憶部に記憶されており、ユーザーがユーザーインターフェイスを通じてあらかじめ記憶されている関節の組み合わせの中から、1以上の組み合わせを選択する態様とすることもできる。
(1)上記実施形態においては、ロボットを例に本開示を説明した。しかし、本明細書で開示した技術は、ロボットに限らず、プリンター、プロジェクターど、駆動力を伝達する伝達部を介して制御が行われて物理的な状態が変化する様々な機械に適用することができる。たとえば、本明細書で開示した技術をプリンターの印刷ヘッドの動作や印刷媒体の搬送動作に適用することにより、ヘッドと印刷媒体との相対位置の精度を高めることができる。
Claims (11)
- ロボットを制御する制御装置であって、
前記ロボットは、駆動力を発生させる第1駆動部によって第1伝達部を介して駆動される第1可動部を備え、
前記制御装置は、
前記第1可動部の位置精度を向上させるためのパラメーターを導出する第1処理を指示する信号を受け付ける受付部と、
前記受付部が前記信号を受け付けたことに起因して、前記第1駆動部を制御して、前記第1可動部に第1特定動作を行わせる制御部と、を備え、
前記第1特定動作は、前記第1可動部を移動速度が100°/秒以下の回転運動で第1位置から第2位置へ動作させる第1動作要素と、前記第1動作要素とは逆向きに前記第1可動部を移動速度が100°/秒以下の前記回転運動で動作させる第2動作要素と、を含み、
前記制御部は、前記第1動作要素と前記第2動作要素とが実行されているときに、
前記第1伝達部の入力側の動作位置を検出する第1入力位置検出部を使用して、前記第1伝達部の前記入力側の動作位置である角度位置を検出させ、
前記第1伝達部の出力側の動作位置を検出する第1出力位置検出部を使用して、前記第1伝達部の前記出力側の動作位置である角度位置を検出させ、
前記制御部は、検出された前記第1伝達部の前記入力側の前記動作位置および前記第1伝達部の前記出力側の前記動作位置に基づいて、前記パラメーターを導出する、制御装置。 - 請求項1に記載の制御装置であって、
前記第1伝達部は、前記第1駆動部からの継続的な一定の入力に対して周期的な伝達誤差を発生させ、
前記第1位置と前記第2位置との間の角度範囲は、1周期分の前記伝達誤差を生じさせる角度範囲を含む、制御装置。 - 請求項1または2に記載の制御装置であって、
前記第1伝達部は、回転入力を、前記回転入力の回転速度よりも低い回転速度を有する回転出力に変換する減速機を含む、制御装置。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置であって、
前記パラメーターは、前記第1伝達部の伝達誤差を低減する補正値を含む、制御装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の制御装置であって、
前記第2動作要素は、前記第1可動部を前記第2位置から前記第1位置へ動作させる動作である、制御装置。 - 請求項5に記載の制御装置であって、
前記第1特定動作は、前記第1動作要素と前記第2動作要素との組み合わせを複数、含む、制御装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の制御装置であって、
前記受付部は、前記第1処理を指示する信号として、前記第1処理を実行すべき旨のコマンドを表す信号を受け付けることができる、制御装置。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の制御装置であって、
前記ロボットは、それぞれ駆動力を発生させる駆動部によって伝達部を介して関節において駆動される可動部を2個以上備え、
前記第1処理を指示する信号は、前記2個以上の可動部のうち前記第1可動部としての1の可動部の前記関節の指定を表す情報を含む、制御装置。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の制御装置と、
前記制御装置によって制御される前記ロボットと、
を備えるロボットシステム。 - 第1駆動部の駆動力をロボットの第1可動部に伝達する第1伝達部の伝達誤差を低減する補正値のテーブル作成方法であって、
前記補正値を導出する第1処理を指示する信号を受け付け、
前記信号を受け付けたことに起因して、前記第1駆動部を制御して、前記第1可動部を移動速度が100°/秒以下の回転運動で第1位置から第2位置へ動作させる第1動作要素および前記第1駆動部を制御して、前記第1動作要素とは逆向きに前記第1可動部を移動速度が100°/秒以下の前記回転運動で動作させる第2動作要素を実行し、
前記第1動作要素を実行しているときに、前記第1伝達部の入力側の動作位置である角度位置および前記第1伝達部の前記出力側の動作位置である角度位置を検出し、
前記第2動作要素を実行しているときに、前記第1伝達部の入力側の動作位置である角度位置および前記第1伝達部の前記出力側の動作位置である角度位置を検出し、
前記第1動作要素を実行しているときに検出された前記第1伝達部の前記入力側の前記動作位置および前記第1伝達部の前記出力側の前記動作位置と、前記第2動作要素を実行しているときに検出された前記第1伝達部の前記入力側の前記動作位置および前記第1伝達部の前記出力側の前記動作位置と、に基づいて、前記補正値を導出し、記憶部に記憶する、テーブル作成方法。 - 第1駆動部の駆動力をロボットの第1可動部に伝達する第1伝達部の伝達誤差を低減する補正値を導出する第1処理を指示する信号を受け付け、
前記信号を受け付けたことに起因して、前記第1駆動部を制御して、前記第1可動部を100°/秒以下の移動速度の回転運動で第1位置から第2位置へ動作させる第1動作要素および前記第1駆動部を制御して、前記第1動作要素とは逆向きに前記第1可動部を100°/秒以下の移動速度の前記回転運動で動作させる第2動作要素を実行し、
前記第1動作要素を実行しているときに、前記第1伝達部の入力側の動作位置である角度位置および前記第1伝達部の前記出力側の動作位置である角度位置を検出し、
前記第2動作要素を実行しているときに、前記第1伝達部の入力側の動作位置である角度位置および前記第1伝達部の前記出力側の動作位置である角度位置を検出し、
前記第1動作要素を実行しているときに検出された前記第1伝達部の前記入力側の前記動作位置および前記第1伝達部の前記出力側の前記動作位置と、前記第2動作要素を実行しているときに検出された前記第1伝達部の前記入力側の前記動作位置および前記第1伝達部の前記出力側の前記動作位置と、に基づいて、前記補正値を導出し、
導出した前記補正値に基づいて、前記第1駆動部を制御する、ロボット制御方法。
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