JP7168859B2

JP7168859B2 - ROBOT CONTROL DEVICE, GRIP SYSTEM, AND ROBOT HAN CONTROL METHOD

Info

Publication number: JP7168859B2
Application number: JP2019226994A
Authority: JP
Inventors: 慧見上
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2019-12-17
Filing date: 2019-12-17
Publication date: 2022-11-10
Anticipated expiration: 2039-12-17
Also published as: JP2021094641A

Description

本発明は、ロボット制御装置、把持システムおよびロボットハンドの制御方法に関し、より詳細には、ロボットハンドの速度パターンを制御するロボット制御装置、これを備えた把持システムおよびロボットハンドの制御方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a robot controller, a grasping system, and a method of controlling a robot hand, and more particularly to a robot controller that controls the speed pattern of a robot hand, a grasping system having the robot controller, and a method of controlling a robot hand.

工場等の生産現場において、ロボットを用いて把持対象物であるワークを把持する際に、ロボットに備えられたロボットハンドでワークを確実に把持するためには、ロボットハンドの把持部の停止位置、移動速度など速度パターンを予め設定しなければならない。 In a production site such as a factory, when a robot is used to grip a workpiece that is an object to be gripped, in order to reliably grip the workpiece with a robot hand provided in the robot, the stop position of the gripper of the robot hand, Speed patterns such as movement speed must be set in advance.

例えば、図８Ｂ、図８Ｃおよび図８Ｄに示すように、ハンド本体部５０１と、平行リンク５０２と、把持部５０３と、を備えるロボットハンド５００でワークＷを把持することを考える。この場合、図８Ａに示すように、把持部５０３を加減速させたあと、ワークＷには低速で近づくような動作が考えられる。 For example, as shown in FIGS. 8B, 8C and 8D, a robot hand 500 including a hand main body 501, a parallel link 502, and a gripper 503 grips a work W. In this case, as shown in FIG. 8A, after the gripping portion 503 is accelerated or decelerated, an operation of approaching the workpiece W at a low speed can be considered.

生産現場では、生産性を高める観点からワークＷの把持は短時間で完了する必要がある。そのため図８Ａに示す把持部５０３の低速駆動開始位置は、できるだけワークＷに近い方がよい。しかし、近づけすぎるとワークＷの大きさがばらついた際に大きな速度でワークＷと把持部５０３が接触してしまい、ワークＷを損傷させる可能性がある。そこで、従来から、ワークサイズのばらつきに合わせて速度パターンを更新する技術が提案されている。 At the production site, it is necessary to complete the gripping of the work W in a short time from the viewpoint of improving productivity. Therefore, the low-speed drive start position of the gripping portion 503 shown in FIG. 8A should be as close to the workpiece W as possible. However, if the workpiece W is too close, the workpiece W may come into contact with the gripper 503 at a high speed when the size of the workpiece W varies, and the workpiece W may be damaged. Therefore, conventionally, techniques have been proposed for updating the speed pattern in accordance with variations in workpiece size.

例えば、特許文献１には、モータおよびエンコーダの内蔵された本体部と、前記モータおよび前記エンコーダに加えて前記本体部に内蔵されたコントローラと、前記モータによりレールに沿って移動しワークを把持する一対の把持部材とを備え、前記コントローラは、前記モータを介して前記一対の把持部材の移動速度を加減速した後に予め設定された所定の低速走行開始位置から一定速度で移動させながら前記ワークを前記一対の把持部材により把持させ、そのとき前記エンコーダにより得られる前記把持部材の停止位置のばらつきを考慮して、前記低速走行開始位置を前記ワークの大きさに合わせて自動的に変更して更新することを特徴とする電動グリッパ装置が記載されている。 For example, Patent Literature 1 discloses a main body part containing a motor and an encoder, a controller built in the main body part in addition to the motor and the encoder, and a robot moving along a rail by the motor to grip a workpiece. The controller accelerates or decelerates the movement speed of the pair of gripping members via the motor, and then moves the workpiece from a predetermined low-speed traveling start position at a constant speed. The work is gripped by the pair of gripping members, and the low-speed travel start position is automatically changed and updated according to the size of the workpiece, taking into account the variation in the stop positions of the gripping members obtained by the encoder at that time. A motorized gripper device is described which is characterized by:

特許第６２００８５８号公報Japanese Patent No. 6200858

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ワークを把持したときの把持部材の停止位置から、次回の低速駆動の開始位置を変更するように速度パターンを更新している。そのため、ワークの形状が大きく変形し、図８Ａの押込区間が発生するような場合は、把持部の停止位置が変形後の位置となる。その結果、次のワークとの接触前に低速駆動が開始されない可能性があるので、ワークを傷つけたり破損したりするおそれがあるという問題がある。 However, in the technique described in Patent Document 1, the speed pattern is updated so as to change the start position of the next low-speed drive from the stop position of the gripping member when gripping the workpiece. Therefore, when the shape of the work is greatly deformed and the pushing section shown in FIG. 8A occurs, the stop position of the gripping portion is the position after deformation. As a result, there is a possibility that the low-speed drive will not start before contact with the next work, so there is a possibility that the work may be damaged or damaged.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、形状が変形するワークであっても、ワークのばらつきに合わせてロボットの速度パターンを自動更新することができるロボット制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a robot control apparatus capable of automatically updating the speed pattern of a robot according to the variation of the workpiece, even if the workpiece is deformable in shape. is to provide

上記課題を解決するために本発明に係るロボット制御装置は、
ワークを把持する把持部を有するロボットハンドを備えたロボットを制御するロボット制御装置であって、
前記ワークと前記把持部との接触位置に基づいて、前記把持部の低速駆動開始位置を算出する算出部と、
前記接触位置および前記算出部で算出した低速駆動開始位置を前記ワークのばらつきに合わせて更新する更新部と、
前記更新部で更新した更新後接触位置および更新後低速駆動開始位置に基づいて、前記把持部の速度パターンを適正化する適正化部と、を備える。 In order to solve the above problems, a robot control device according to the present invention includes:
A robot control device for controlling a robot having a robot hand having a gripping portion for gripping a workpiece,
a calculation unit that calculates a low-speed drive start position of the gripping unit based on the contact position between the workpiece and the gripping unit;
an update unit that updates the contact position and the low-speed drive start position calculated by the calculation unit according to variations in the workpiece;
an optimization unit that optimizes the speed pattern of the gripping unit based on the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated by the update unit.

また、本発明に係る把持システムは、上記ロボット制御装置と、上記ロボットハンドと、上記ロボットハンドを所定の位置に移動させるロボットアームと、を備える。 A grasping system according to the present invention includes the robot control device, the robot hand, and a robot arm that moves the robot hand to a predetermined position.

また、本発明に係るロボットハンドの制御方法は、ワークを把持する把持部を有するロボットハンドの制御方法であって、
前記ワークと前記把持部との接触位置に基づいて、前記把持部の低速駆動開始位置を算出する算出ステップと、
前記接触位置および前記算出ステップで算出した低速駆動開始位置を前記ワークのばらつきに合わせて更新する更新ステップと、
前記更新ステップで更新した更新後接触位置および更新後低速駆動開始位置に基づいて、前記把持部の速度パターンを適正化する適正化ステップと、を含む。 Further, a control method for a robot hand according to the present invention is a control method for a robot hand having a gripping portion for gripping a workpiece,
a calculation step of calculating a low-speed drive start position of the gripping portion based on the contact position between the workpiece and the gripping portion;
an update step of updating the contact position and the low-speed drive start position calculated in the calculation step in accordance with variations in the workpiece;
a optimization step of optimizing the speed pattern of the gripping portion based on the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated in the updating step.

本発明に係るロボット制御装置によれば、形状が変形するワークであっても、ワークのばらつきに合わせてロボットの速度パターンを自動更新することができる。なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本明細書中に記載されたいずれかの効果であってもよい。 According to the robot control apparatus of the present invention, even if the shape of the workpiece is deformable, the speed pattern of the robot can be automatically updated in accordance with variations in the workpiece. Note that the effects described here are not necessarily limited, and may be any of the effects described in this specification.

本発明の第１実施形態に係る把持システムの構成例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a configuration example of a grasping system according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの内部構造例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an internal structure example of a robot hand according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態に係る把持システムの概略構成例を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration example of a grasping system according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態に係るロボット制御装置の機能構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the functional configuration of a robot control device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the operation of the robot hand according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドとワークとの推定される接触位置を示すグラフである。4 is a graph showing estimated contact positions between a robot hand and a work according to the first embodiment of the present invention; 本発明の第１実施形態に係るロボットハンドの更新前後の速度パターンを示すグラフである。5 is a graph showing velocity patterns before and after updating the robot hand according to the first embodiment of the present invention; 従来のロボットハンドの速度パターンと把持動作を説明する図である。FIG. 10 is a diagram for explaining speed patterns and gripping motions of a conventional robot hand; 本発明の第２実施形態に係る把持システムの構成例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of a grasping system according to a second embodiment of the present invention;

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する各実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。また、以下の各実施形態の構成は、いずれも他の実施形態の構成と組み合わせることが可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment described below is an example of a representative embodiment of the present invention, and the scope of the present invention should not be interpreted narrowly. Also, the configuration of each embodiment described below can be combined with the configurations of other embodiments.

＜第１実施形態＞
まず、図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る把持システムの構成例について説明する。図１は、本実施形態に係る把持システム１００の構成例を示す模式図である。 <First embodiment>
First, a configuration example of a grasping system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a grasping system 100 according to this embodiment.

図１に示すように、把持システム１００は、一例として、ロボット本体１０１と、ロボット本体１０１に接続されるロボット制御装置１０２と、ロボット制御装置１０２へコマンド等を入力する入力装置１０３と、ロボット制御装置１０２に接続される上位制御システム１０４と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the gripping system 100 includes, as an example, a robot main body 101, a robot control device 102 connected to the robot main body 101, an input device 103 for inputting commands and the like to the robot control device 102, and a robot control device. and a host control system 104 connected to the device 102 .

ロボット本体１０１は、ベース部１０５と、ベース部１０５に接続されたロボットアーム１０６と、ロボットアーム１０６の先端に取り付けられているロボットハンド１０７と、を備えている。 The robot body 101 includes a base portion 105 , a robot arm 106 connected to the base portion 105 , and a robot hand 107 attached to the tip of the robot arm 106 .

ロボットアーム１０６は、６軸垂直多関節型ロボットでアクチュエータ(電動モータ、油空圧アクチュエータ等)と、位置検出手段(エンコーダ、カメラ等)と、を具備している。ロボットアーム１０６は、ロボットハンド１０７を所定の位置に移動させることができる。ただし、本発明が適用されるロボットアームはこれに限定されない。例えば、６軸以外の垂直多関節型ロボットや、水平多関節型ロボットなどであってもよい。 The robot arm 106 is a 6-axis vertical multi-joint type robot and includes actuators (electric motors, hydraulic/pneumatic actuators, etc.) and position detection means (encoders, cameras, etc.). The robot arm 106 can move the robot hand 107 to a predetermined position. However, the robot arm to which the present invention is applied is not limited to this. For example, a vertical multi-joint type robot other than a six-axis robot, a horizontal multi-joint type robot, or the like may be used.

ロボットハンド１０７は、空気圧アクチュエータであるベーンモータによって駆動され、位置検出手段としてのエンコーダを備えている。またロボットハンド１０７は、把持力検出部として力センサを備えることができる。把持力は、圧力センサの値などロボットハンド１０７の状態量から推定しても良い。なお、ロボットハンド１０７は、小さな把持力を高い精度で制御可能とすることが望ましい。 The robot hand 107 is driven by a vane motor, which is a pneumatic actuator, and has an encoder as position detection means. Further, the robot hand 107 can be equipped with a force sensor as a gripping force detection unit. The gripping force may be estimated from the state quantity of the robot hand 107 such as the pressure sensor value. It is desirable that the robot hand 107 be capable of controlling a small gripping force with high accuracy.

次に、図２を用いて、本実施形態に係るロボットハンド１０７の内部構造について説明する。図２は、本実施形態に係るロボットハンド１０７の内部構造例を示す模式図である。 Next, the internal structure of the robot hand 107 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the internal structure of the robot hand 107 according to this embodiment.

図１に示すように、ロボットハンド１０７は、ロボットアーム１０６に取り付けられている。ロボットハンド１０７は、ハンド本体部２０２と、ハンド本体部２０２の先端に取り付けられる第１把持部２０３および第２把持部２０４と、各把持部２０３および２０４とハンド本体部２０２とを連結する第１平行リンク２０５および第２平行リンク２０６と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the robot hand 107 is attached to the robot arm 106 . The robot hand 107 includes a hand body portion 202, a first gripping portion 203 and a second gripping portion 204 attached to the tip of the hand body portion 202, and a first gripping portion connecting the gripping portions 203 and 204 and the hand body portion 202. A parallel link 205 and a second parallel link 206 are provided.

ロボットハンド１０７は、さらに、第１平行リンク２０５と第２平行リンク２０６との間の動力を伝達するギア機構である第１ギア２０７および第２ギア２０８と、第１平行リンク２０５とハンド本体部２０２とを連結し、図示していないアクチュエータの駆動力を第１平行リンク２０５に伝達する入力軸２０９と、を備えている。 The robot hand 107 further includes a first gear 207 and a second gear 208, which are gear mechanisms for transmitting power between the first parallel link 205 and the second parallel link 206, the first parallel link 205 and the hand main body. 202 and an input shaft 209 that transmits the driving force of an actuator (not shown) to the first parallel link 205 .

第１把持部２０３は、第１平行リンク２０５の一端に回転可能に接続され、第２把持部２０４は、第２平行リンク２０６の一端に回転可能に接続されている。第１把持部２０３と第２把持部２０４とは、ワークに接触する面が対向配置され、例えば、ワークの両側面からワークを把持することができる。 The first gripping portion 203 is rotatably connected to one end of the first parallel link 205 and the second gripping portion 204 is rotatably connected to one end of the second parallel link 206 . The surfaces of the first gripping portion 203 and the second gripping portion 204 that come into contact with the work face each other, and can grip the work from both sides thereof, for example.

第１平行リンク２０５および第２平行リンク２０６は、それぞれの他端が第１ギア２０７および第２ギア２０８を介してハンド本体部２０２と回転可能に接続されている。ロボットハンド１０７は、第１把持部２０３および第１平行リンク２０５が主動系の伝達機構であり、アクチュエータに連結されている入力軸２０９からアクチュエータの駆動力を伝達されている。 The other ends of the first parallel link 205 and the second parallel link 206 are rotatably connected to the hand main body 202 via a first gear 207 and a second gear 208, respectively. In the robot hand 107, the first gripping portion 203 and the first parallel link 205 are a main driving system transmission mechanism, and the driving force of the actuator is transmitted from an input shaft 209 connected to the actuator.

アクチュエータから伝達された駆動力は、第１平行リンク２０５に接続された第１ギア２０７から、第１ギア２０７に連結されている第２ギア２０８を介して、主動系と対をなす従動系の伝達機構である第２平行リンク２０６および第２把持部２０４へ伝達される。これにより、１つのアクチュエータによって２つの平行リンク２０５および２０６が同期して駆動され、左右の把持部２０３および２０４が連動して動作することができる。 The driving force transmitted from the actuator is transmitted from the first gear 207 connected to the first parallel link 205 via the second gear 208 connected to the first gear 207 to the driven system paired with the driving system. It is transmitted to the second parallel link 206 and the second grip portion 204, which are transmission mechanisms. As a result, the two parallel links 205 and 206 are synchronously driven by one actuator, and the left and right grippers 203 and 204 can operate in conjunction.

次に、図３を用いて、本実施形態に係る把持システム１００のシステム構成について説明する。図３は、本実施形態に係る把持システム１００の概略構成例を示すブロック図である。 Next, the system configuration of the grasping system 100 according to this embodiment will be described using FIG. FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration example of the grasping system 100 according to this embodiment.

図３に示すように、ロボット本体１０１は、ロボットアーム１０６およびロボットハンド１０７の他に、ワーク等を撮像する撮像装置であるカメラ装置３０１を備えている。 As shown in FIG. 3, the robot body 101 includes a robot arm 106 and a robot hand 107, as well as a camera device 301, which is an imaging device for imaging a workpiece or the like.

ロボット制御装置１０２は、ＣＰＵと、信号の入出力を行う入出力部３０２と、ＲＡＭやＲＯＭを有する記憶部であるメモリ３０３と、を備えている。ＣＰＵ、入出力部３０２およびメモリ３０３の各構成はバスを介して相互に信号を伝達可能に接続されている。ＲＡＭまたはＲＯＭは、ロボットハンド１０７の制御方法を実行させるためのプログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体である。ロボット制御装置１０２は、各種プログラムを実行することによって、ロボット本体１０１およびロボットハンド１０７を制御し、各種の機能をロボット本体１０１およびロボットハンド１０７に実行させることができる。 The robot control device 102 includes a CPU, an input/output unit 302 that inputs and outputs signals, and a memory 303 that is a storage unit having RAM and ROM. The components of the CPU, input/output unit 302 and memory 303 are connected via a bus so as to be able to transmit signals to each other. The RAM or ROM is a computer-readable recording medium in which a program for executing the control method of the robot hand 107 is recorded. By executing various programs, the robot control device 102 can control the robot body 101 and the robot hand 107 and cause the robot body 101 and the robot hand 107 to perform various functions.

ＣＰＵは、演算処理装置として機能し、ＲＯＭやＲＡＭ、外部記憶装置等に格納された各種プログラムを読み出して実行する。ＲＯＭは、ＣＰＵが使用するプログラムや装置定数等を記憶する。ＲＡＭは、ＣＰＵが使用するプログラムやプログラム実行中に逐次変化する変数等を一次記憶する。 The CPU functions as an arithmetic processing unit, and reads and executes various programs stored in a ROM, a RAM, an external storage device, or the like. The ROM stores programs used by the CPU, device constants, and the like. The RAM temporarily stores programs used by the CPU and variables that change sequentially during execution of the programs.

入出力部３０２は、インターフェイスを介し外部機器や周辺機器とロボット制御装置１０２とを接続するため、通信装置、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、モータ駆動回路等を備えている。通信装置における具体的な通信手法としては、例えば、ＲＳ２３２Ｃ／４８５などのシリアル通信規格や、ＵＳＢ規格に対応したデータ通信であったり、一般的なネットワークプロトコルであるＥｔｈｅｒＮＥＴ（登録商標）や、産業用ネットワークプロトコルとして用いられるＥｔｈｅｒＣＡＴ（登録商標）やＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ（登録商標）等であったりしてもよい。 The input/output unit 302 includes a communication device, an A/D converter, a D/A converter, a motor drive circuit, and the like in order to connect the robot control device 102 to an external device or peripheral device via an interface. Specific communication methods in communication devices include, for example, serial communication standards such as RS232C/485, data communication compatible with USB standards, general network protocol EtherNET (registered trademark), industrial EtherCAT (registered trademark) or EtherNet/IP (registered trademark) used as a network protocol may be used.

また、ロボット制御装置１０２は、入出力部３０２を介してデータ格納用装置であるストレージ装置や記録媒体用リーダライタであるドライブ装置と接続した構成であってもよい。 Further, the robot control device 102 may be connected via the input/output unit 302 to a storage device as a device for storing data or a drive device as a reader/writer for recording media.

ロボットアーム１０６は、ロボットアーム１０６の位置検出手段であるアーム用エンコーダ３０４と、アクチュエータである電動モータ３０５と、を備えている。 The robot arm 106 includes an arm encoder 304 as a position detecting means of the robot arm 106 and an electric motor 305 as an actuator.

ロボットハンド１０７は、ロボットハンド１０７の位置検出手段であるハンド用エンコーダ３０６と、アクチュエータであるベーンモータ３０７と、を備えている。また、ロボットハンド１０７は、図示していないが把持力検出部として把持力推定器も備えている。 The robot hand 107 includes a hand encoder 306 as a position detecting means of the robot hand 107 and a vane motor 307 as an actuator. The robot hand 107 also includes a gripping force estimator as a gripping force detection unit (not shown).

アーム用エンコーダ３０４は、ロボットアーム１０６の回転位置を検出し、その回転位置を電気的信号に変換して入出力部３０２に出力する。また、ハンド用エンコーダ３０６は、第１平行リンク２０５および第２平行リンク２０６の回転位置を検出し、その回転位置を電気的信号に変換して入出力部３０２に出力する。 Arm encoder 304 detects the rotational position of robot arm 106 , converts the rotational position into an electrical signal, and outputs the electrical signal to input/output unit 302 . The hand encoder 306 also detects the rotational positions of the first parallel link 205 and the second parallel link 206 , converts the rotational positions into electrical signals, and outputs the electrical signals to the input/output unit 302 .

ベーンモータ３０７は、コンプレッサなどの圧縮空気源３０８から圧送される空気を動力源としている。 The vane motor 307 is powered by air pressure-fed from a compressed air source 308 such as a compressor.

ロボット本体１０１は、さらに、圧縮空気をベーンモータ３０７へ供給するサーボ弁３０９と、サーボ弁３０９の圧力を検出する圧力センサ３１０と、を備えている。 The robot body 101 further includes a servo valve 309 that supplies compressed air to the vane motor 307 and a pressure sensor 310 that detects the pressure of the servo valve 309 .

サーボ弁３０９は、圧縮空気源３０８からベーンモータ３０７の駆動に用いる圧縮空気の供給を受けるように構成されており、入出力部３０２からの入力値を受けてベーンモータ３０７の各ポートの圧力を調整することで駆動されている。 The servo valve 309 is configured to receive supply of compressed air used for driving the vane motor 307 from the compressed air source 308, and receives an input value from the input/output unit 302 to adjust the pressure of each port of the vane motor 307. It is driven by

各ポートの圧力は圧力センサ３１０によって検出される。圧力を電気的信号に変換して入出力部３０２に出力するように構成されている。 The pressure at each port is detected by pressure sensor 310 . It is configured to convert the pressure into an electrical signal and output it to the input/output unit 302 .

入力装置１０３は、キーボードやマウス、タッチパネル、ボタン、スイッチ、レバー、ペダル、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段、もしくはこれらを備えたパーソナルコンピュータ、ティーチングペンダント等のユーザが操作する操作手段を備えている。ユーザによる入力や設定が入力装置１０３を用いて行われる。なお、ロボットに各種の機能を実行させるプログラムを入力装置１０３で作成してもよい。プログラムは機械語などの低級言語、ロボット言語などの高級言語で記述されていてもよい。 The input device 103 includes a keyboard, a mouse, a touch panel, buttons, switches, levers, pedals, remote control means using infrared rays or other radio waves, or operation means operated by a user such as a personal computer equipped with these, a teaching pendant, or the like. I have. Input and settings by the user are performed using the input device 103 . Note that the input device 103 may create a program that causes the robot to execute various functions. The program may be written in a low-level language such as machine language or a high-level language such as robot language.

状態通知装置３１１は、ロボット制御装置１０２からロボット本体１０１の動作状態やワークの把持状態の情報を受信し表示することで、これらの情報をユーザに視覚的かつ直観的に認識させる。状態通知装置３１１は、液晶パネルやティーチングペンダント、点灯ランプなどの表示装置でもよいし、警告音や音声等によって情報を通知する通知装置でもよい。例えば、状態通知装置３１１は、接触位置が閾値を超えた場合に警告を発するように設定することができる。また、パーソナルコンピュータやティーチングペンダントの画面などが状態通知装置３１１を兼ねていても良く、入力や状態通知を行うアプリケーションを備えていてもよい。 The state notification device 311 receives and displays information on the operating state of the robot body 101 and the workpiece gripping state from the robot control device 102, thereby allowing the user to visually and intuitively recognize the information. The status notification device 311 may be a display device such as a liquid crystal panel, a teaching pendant, or a lighting lamp, or may be a notification device that notifies information by warning sound, voice, or the like. For example, the status notification device 311 can be set to issue an alert when the touch location exceeds a threshold. A screen of a personal computer or a teaching pendant may also serve as the status notification device 311, and may include an application for input and status notification.

上位制御システム１０４は、例えば、シーケンサ(ＰＬＣ)や監視制御システム(ＳＣＡＤＡ)、プロセスコンピュータ(プロコン)、パーソナルコンピュータ、各種サーバもしくはこれらの組み合わせからなり、ロボット制御装置１０２と有線または無線で接続されている。ロボット制御装置１０２を含む生産ラインを構成する各装置の動作状況に基づいて指示を出力して生産ラインを統括的に管理する。 The host control system 104 includes, for example, a sequencer (PLC), a supervisory control system (SCADA), a process computer (process computer), a personal computer, various servers, or a combination thereof, and is connected to the robot controller 102 by wire or wirelessly. there is Based on the operation status of each device constituting the production line including the robot control device 102, instructions are output to comprehensively manage the production line.

例えば、カメラ装置３０１による画像認識やＩＤタグ等の検出手段によりワークを特定し、把持動作前に把持パターン指示をロボット制御装置１０２に送信することで品目に応じた適切な把持パターンでロボットアーム１０６およびロボットハンド１０７を動作させることができる。 For example, the workpiece is specified by image recognition by the camera device 301 or detection means such as an ID tag, and a gripping pattern instruction is transmitted to the robot control device 102 before the gripping operation. and the robot hand 107 can be operated.

また、ワークのサイズや把持完了までの時間、把持状態の情報などをロボット制御装置１０２から受信して収集することで、不良率やサイクルタイムの監視に用いることもできる。さらには、把持状態の情報などによって、ロボットアーム１０６をホームポジションに戻したり各装置をストップさせたりするなどの動作を行わせてもよい。 In addition, by receiving and collecting information such as workpiece size, time until gripping completion, gripping state, etc. from the robot control device 102, it can be used to monitor the defect rate and cycle time. Furthermore, depending on the gripping state information, an operation such as returning the robot arm 106 to the home position or stopping each device may be performed.

図１では、ロボット制御装置１０２は一体のものとしているが、例えば、後述する機能構成毎やロボットアーム１０６用とロボットハンド１０７用で別個に制御装置を構成し、互いに有線または無線で接続してもよい。また、本実施形態ではロボット制御装置１０２をロボットアーム１０６およびロボットハンド１０７の外部に設けているが、これをロボットアーム１０６およびロボットハンド１０７の内部に設けてもよい。 In FIG. 1, the robot control device 102 is integrated. good too. Further, although the robot controller 102 is provided outside the robot arm 106 and the robot hand 107 in this embodiment, it may be provided inside the robot arm 106 and the robot hand 107 .

以上、本実施形態に係る概略構成の一例を示した。各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。 An example of the schematic configuration according to the present embodiment has been described above. Each component may be configured using general-purpose members, or may be configured by hardware specialized for the function of each component. Therefore, it is possible to appropriately change the configuration to be used according to the technical level at which the present embodiment is implemented.

次に、図４を用いて、本実施形態に係るロボット制御装置１０２の機能構成について説明する。図４は、本実施形態に係るロボット制御装置１０２の機能構成例を示すブロック図である。 Next, the functional configuration of the robot control device 102 according to this embodiment will be described using FIG. FIG. 4 is a block diagram showing a functional configuration example of the robot control device 102 according to this embodiment.

図４に示すように、ロボット制御装置１０２は、一例として、ワーク認識部４０１と、入出力処理部４０２と、目標値生成部４０３と、表示制御部４０４と、アーム制御部４０５と、ハンド制御部４０６と、を備える。 As shown in FIG. 4, the robot control device 102 includes, for example, a workpiece recognition unit 401, an input/output processing unit 402, a target value generation unit 403, a display control unit 404, an arm control unit 405, a hand control unit a portion 406;

ワーク認識部４０１は、入出力処理部４０２、目標値生成部４０３、表示制御部４０４、アーム制御部４０５およびハンド制御部４０６の各機能部と接続され、各機能部や外部からの入力等を受け各機能部に指示を出力する。 The workpiece recognition unit 401 is connected to each functional unit including an input/output processing unit 402, a target value generating unit 403, a display control unit 404, an arm control unit 405 and a hand control unit 406, and receives inputs from each functional unit and the outside. It outputs instructions to each functional unit.

入出力処理部４０２は、カメラ装置３０１やセンサ等から出力された信号を取得してフィルタリング等を行い、ロボット本体１０１およびその周辺環境の情報（例えば、ロボットハンド１０７の状態量を計算するのに必要な圧力センサ３１０やアーム用エンコーダ３０４およびハンド用エンコーダ３０６の値）としてアーム制御部４０５やハンド制御部４０６に出力する。また、入出力処理部４０２は、アーム制御部４０５やハンド制御部４０６等からの出力（例えば、サーボ弁３０９への入力値）をアクチュエータなど他のシステム構成要素に出力する。 The input/output processing unit 402 acquires signals output from the camera device 301, sensors, and the like, performs filtering and the like, and obtains information on the robot body 101 and its surrounding environment (for example, to calculate the state quantity of the robot hand 107). Required values of the pressure sensor 310, the arm encoder 304, and the hand encoder 306) are output to the arm control unit 405 and the hand control unit 406. FIG. The input/output processing unit 402 also outputs outputs from the arm control unit 405, the hand control unit 406, etc. (for example, input values to the servo valve 309) to other system components such as actuators.

目標値生成部４０３は、ロボットアーム１０６およびロボットハンド１０７が事前に教示されたポイントを通過するよう目標軌道を生成したり、目的とする把持動作を実現するために時間ごとの位置と把持力の目標値を生成したりする。なお、カメラ装置３０１などによって取得した画像からワークの位置を認識し、目標軌道を自律的に生成してもよい。また、目標値生成部４０３は、算出部４１１と、更新部４１２と、適正化部４１３と、を備えている。 The target value generation unit 403 generates a target trajectory so that the robot arm 106 and the robot hand 107 pass points taught in advance, and calculates the position and gripping force for each time in order to achieve the target gripping operation. Generate a target value. Note that the target trajectory may be generated autonomously by recognizing the position of the workpiece from the image acquired by the camera device 301 or the like. The target value generator 403 also includes a calculator 411 , an updater 412 , and an optimization unit 413 .

算出部４１１は、ワークと把持部２０３および２０４との接触位置に基づいて、把持部２０３および２０４の低速駆動開始位置を算出する。また、算出部４１１は、ロボットハンド１０７で過去に把持したワークと把持部２０３および２０４との複数の接触位置に基づいて、低速駆動開始位置を算出することもできる。 The calculation unit 411 calculates low-speed drive start positions of the gripping units 203 and 204 based on the contact positions between the workpiece and the gripping units 203 and 204 . The calculation unit 411 can also calculate the low-speed drive start position based on a plurality of contact positions between the gripping units 203 and 204 and workpieces previously gripped by the robot hand 107 .

更新部４１２は、接触位置および算出部４１１で算出した低速駆動開始位置をワークのばらつきに合わせて更新する。 The update unit 412 updates the contact position and the low-speed drive start position calculated by the calculation unit 411 according to variations in the workpiece.

適正化部４１３は、更新部４１２で更新した更新後接触位置および更新後低速駆動開始位置に基づいて、把持部２０３および２０４の速度パターン（各制御周期での速度指令値）を適正化する。 The optimization unit 413 optimizes the speed patterns (speed command values in each control cycle) of the gripping units 203 and 204 based on the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated by the update unit 412 .

表示制御部４０４は、ロボット本体１０１の動作フローや動作状態を表示するための画面を状態通知装置３１１に表示させる。 The display control unit 404 causes the state notification device 311 to display a screen for displaying the operation flow and operation state of the robot body 101 .

アーム制御部４０５は、目標値生成部４０３で生成された目標軌道とセンサ情報に基づいてロボットアーム１０６を制御する。 The arm control unit 405 controls the robot arm 106 based on the target trajectory generated by the target value generation unit 403 and sensor information.

ハンド制御部４０６は、目標値生成部４０３で生成された目標軌道とセンサ情報に基づいてロボットハンド１０７を制御する。また、ハンド制御部４０６は、計測部４１４と、接触位置推定部４１５と、を備えている。 The hand control unit 406 controls the robot hand 107 based on the target trajectory generated by the target value generation unit 403 and sensor information. The hand control unit 406 also includes a measurement unit 414 and a contact position estimation unit 415 .

計測部４１４は、ワークと把持部２０３および２０４との接触位置を計測する。一方、接触位置推定部４１５は、推定アルゴリズムを用いてワークと把持部２０３および２０４との接触位置を推定する。 A measuring unit 414 measures the contact positions between the work and the gripping units 203 and 204 . On the other hand, the contact position estimator 415 estimates the contact positions between the workpiece and the grippers 203 and 204 using an estimation algorithm.

さらに本実施形態に係る把持システム１００では、後述する低速駆動開始点および接触位置や把持動作の結果等をメモリ３０３に記憶するか、または上位制御システム１０４への送信などを行う。 Furthermore, in the gripping system 100 according to the present embodiment, the low-speed driving start point, the contact position, the gripping operation result, and the like, which will be described later, are stored in the memory 303 or transmitted to the host control system 104 .

なお、これらの機能の一部又は全部をハードウェア回路、ＡＳＩＣ又はＦＰＧＡ等の特定の用途向けに構築した専用集積回路で実現してもよい。さらに、本実施形態においてプログラムを実行させる計算機の数は特に限定されない。例えば、プログラムを、上位制御システム１０４等を含めた複数の計算機が互いに連携して実行してもよい。 Some or all of these functions may be realized by dedicated integrated circuits such as hardware circuits, ASICs, or FPGAs constructed for specific applications. Furthermore, the number of computers that execute the program in this embodiment is not particularly limited. For example, the program may be executed in cooperation with a plurality of computers including the host control system 104 and the like.

本実施形態においては一連の処理を実行するための各種プログラムが記憶された記憶装置を、ロボット制御装置１０２に組み込まれたメモリ３０３として説明しているが、これに限るものではない。本実施形態に係る把持システム１００を実行するためのプログラムはコンピュータが読み取り可能であればロボット制御装置１０２とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布されるストレージ装置に記録されていてもよい。ストレージ装置は、例えば、磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス又は光磁気記憶デバイス等により構成される。また、ネットワークからダウンロードされてインストールまたは更新されてもよい。 In this embodiment, the storage device storing various programs for executing a series of processes is described as the memory 303 incorporated in the robot control device 102, but the storage device is not limited to this. A program for executing the grasping system 100 according to the present embodiment may be recorded in a storage device distributed to provide the program to the user, separately from the robot control device 102, as long as it is computer-readable. . The storage device is composed of, for example, a magnetic memory device, a semiconductor memory device, an optical memory device, a magneto-optical memory device, or the like. Alternatively, it may be downloaded from a network and installed or updated.

また、ロボット制御装置１０２は専用のハードウェアを組み込んだ制御装置に限らず、各種プログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば、汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。 Further, the robot control device 102 is not limited to a control device incorporating dedicated hardware, and may be, for example, a general-purpose personal computer capable of executing various functions by installing various programs. .

次に、図５を用いて、本実施形態に係るロボットハンド１０７の動作について説明する。図５は、本実施形態に係るロボットハンド１０７の、把持動作開始から把持完了までの動作の例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the robot hand 107 according to this embodiment will be described using FIG. FIG. 5 is a flow chart showing an example of the operation of the robot hand 107 according to this embodiment from the start of gripping operation to the completion of gripping.

まず、ステップＳ１において、ワーク認識部４０１は、カメラ装置３０１や外部からの信号でワークの種類を認識したのちにステップＳ２の処理に進む。 First, in step S1, the workpiece recognition unit 401 recognizes the type of workpiece from a signal from the camera device 301 or the outside, and then proceeds to the processing of step S2.

ステップＳ２において、目標値生成部４０３は、ステップＳ１で認識したワークに応じたロボットハンド１０７を動かす速度パターンを生成する。ここで、図５のフローチャートによる処理が２回目以降の場合、ステップＳ２は、適正化部４１３が、前回の処理の時に以下のステップＳ５で更新した更新後接触位置および更新後低速駆動開始位置に基づいて、把持部２０３および２０４の速度パターンを適正化する適正化ステップを含んでいる。 In step S2, the target value generator 403 generates a speed pattern for moving the robot hand 107 according to the workpiece recognized in step S1. Here, when the process according to the flowchart of FIG. 5 is performed for the second time or later, in step S2, the optimization unit 413 changes the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated in the following step S5 in the previous process. Based on this, it includes an optimization step for optimizing the speed patterns of grippers 203 and 204 .

ステップＳ３において、ハンド制御部４０６は、ステップＳ２で生成された速度パターンに従って把持部２０３および２０４の移動を開始する。把持動作では、図８Ａのように、把持部２０３および２０４を加速させた後、所定速度で移動させ、低速駆動開始位置に近づくにつれ減速させる。低速駆動開始位置から接触するまでは低速で移動させることで、接触の際に把持部２０３および２０４がワークに与える衝撃を小さく抑制できる。 In step S3, hand control unit 406 starts moving gripping units 203 and 204 according to the speed pattern generated in step S2. In the gripping operation, as shown in FIG. 8A, the gripping units 203 and 204 are accelerated, then moved at a predetermined speed, and decelerated as they approach the low-speed drive start position. By moving at a low speed from the low-speed drive start position until contact, the impact of the gripping portions 203 and 204 on the workpiece at the time of contact can be reduced.

またステップＳ３において、把持部２０３および２０４で力が検出された場合、把持部２０３および２０４はワークに接触しており、把持部２０３および２０４がワークを押し込み、ワークの形状が変形する過程であると予想される。本実施形態では、この過程で把持力と把持部２０３および２０４の変位を複数点計測した結果から算出する。把持力の検出は力センサを用いる方法や推定による方法がある。なお、カメラで接触位置を計測しても良いし、把持力が検出されたときの把持部２０３および２０４の位置を接触位置としても良い。 Also, in step S3, when force is detected at the gripping portions 203 and 204, the gripping portions 203 and 204 are in contact with the work, and the gripping portions 203 and 204 push the work, and the shape of the work is deformed. It is expected to be. In this embodiment, the gripping force and the displacement of the gripping portions 203 and 204 are calculated from the results of measurement at a plurality of points in this process. Gripping force can be detected by a method using a force sensor or by estimation. Note that the contact position may be measured by a camera, or the positions of the grip portions 203 and 204 when the grip force is detected may be set as the contact position.

また、ステップＳ３は、計測部４１４が、接触位置を計測する計測ステップを含んでいる。さらに、ステップＳ３は、接触位置推定４１５が、推定アルゴリズムを用いて接触位置を推定する接触位置推定ステップを含むことができる。 Moreover, step S3 includes a measurement step in which the measurement unit 414 measures the contact position. Further, step S3 can include a contact position estimation step in which contact position estimation 415 estimates the contact position using an estimation algorithm.

ステップＳ４において、ハンド制御部４０６は、把持力が目標範囲に収まっていれば把持完了と判定する。把持完了と判定されない場合はステップＳ４の開始状態に戻り、把持動作を継続する。把持完了と判定された場合にステップＳ５の処理に進む。ステップＳ４において、ハンド制御部４０６は、エンコーダなどの位置検出手段によって、把持が完了したときの位置を停止点として計測する。 In step S4, the hand control unit 406 determines that gripping is completed if the gripping force is within the target range. If it is not determined that the gripping is completed, the process returns to the start state of step S4, and the gripping operation is continued. If it is determined that the grip has been completed, the process proceeds to step S5. In step S4, the hand control unit 406 measures the position at which the grip is completed as a stop point by position detection means such as an encoder.

ここで、ワークが本来の位置になかったり、ワークが意図しない姿勢で把持されたりした場合は、通常の搬送工程を中断して、ワークが適切に把持されていないことをユーザに通知するなどの処置を行うことが好ましい。例えば、一定時間経過後に把持完了状態にならない場合は、状態通知装置３１１を通じてユーザに異常発生を通知してもよい。また、ハンド制御部４０６は、接触位置およびワークの変形特性が前回と異なるワークを把持した時や、予め定めた基準値から大きく外れた場合は、異常が発生したと判断して状態通知装置３１１および上位制御システム１０４に異常を通知してもよい。 Here, if the workpiece is not in its original position, or if the workpiece is gripped in an unintended posture, the normal transport process is interrupted and the user is notified that the workpiece is not properly gripped. Treatment is preferred. For example, if the grasping completion state is not reached after a certain period of time has elapsed, the user may be notified of the occurrence of an abnormality through the state notification device 311 . In addition, the hand control unit 406 determines that an abnormality has occurred when a work whose contact position and deformation characteristics are different from those of the previous time is gripped, or when the work greatly deviates from a predetermined reference value, and the state notification device 311 and the host control system 104 of the abnormality.

ステップＳ５において、目標値生成部４０３は、今回把持に使った速度パターン用の値から次回把持に用いる速度パターン用の値に速度パターンのパラメータを更新する。ここで、速度パターンのパラメータは、低速運転開始位置および接触位置とすることができる。 In step S5, the target value generator 403 updates the velocity pattern parameter from the velocity pattern value used in the current gripping to the velocity pattern value used in the next gripping. Here, the speed pattern parameters can be the low speed start position and the contact position.

ステップＳ５は、算出部４１１が、ワークと把持部２０３および２０４との接触位置に基づいて、把持部２０３および２０４の低速駆動開始位置を算出する算出ステップを含んでいる。算出ステップでは、ロボットハンド１０７で過去に把持したワークと把持部２０３および２０４との複数の接触位置に基づいて、低速駆動開始位置を算出することもできる。 Step S5 includes a calculation step in which the calculation unit 411 calculates the low-speed drive start positions of the gripping units 203 and 204 based on the contact positions between the workpiece and the gripping units 203 and 204. FIG. In the calculation step, the low-speed drive start position can also be calculated based on a plurality of contact positions between the workpiece gripped by the robot hand 107 and the gripping portions 203 and 204 in the past.

また、ステップＳ５は、更新部４１２が、接触位置および算出ステップで算出した低速駆動開始位置をワークのばらつきに合わせて更新する更新ステップを含んでいる。さらに、図５のフローチャートによる処理が初回の処理の場合、ステップＳ５は、適正化部４１３が、ワークのばらつきに合わせて更新した更新後接触位置および更新後低速駆動開始位置に基づいて、把持部２０３および２０４の速度パターンを適正化する適正化ステップを含んでいる。 Further, step S5 includes an update step in which the update unit 412 updates the contact position and the low-speed drive start position calculated in the calculation step in accordance with variations in workpieces. 5 is the initial process, in step S5, the optimization unit 413 adjusts the gripping unit It includes an optimization step that optimizes the velocity patterns of 203 and 204 .

ステップＳ６において、目標値生成部４０３は、ステップＳ５で更新した更新後停止点と更新後接触位置と更新後低速駆動開始位置、または図７のように更新した更新後速度パターンをメモリ３０３に記憶する。メモリ３０３への記憶が完了した後に、把持処理を終了する。 In step S6, the target value generator 403 stores in the memory 303 the updated stop point, the updated contact position, and the updated low-speed drive start position updated in step S5, or the updated speed pattern updated as shown in FIG. do. After the storage in the memory 303 is completed, the gripping process ends.

以上のロボット制御装置１０２によるロボットハンド１０７の制御方法は、接触時の衝撃をより緩和する観点から、アドミッタンス制御などの位置と把持力を制御できる方式が望ましい。また、機構部分に弾性体を使って、把持力を制御することもできる。 As for the control method of the robot hand 107 by the robot control device 102 described above, it is desirable to adopt a method capable of controlling the position and the gripping force, such as admittance control, from the viewpoint of further reducing the impact at the time of contact. Also, the gripping force can be controlled by using an elastic body in the mechanical portion.

ここで、図６を用いて、把持部２０３および２０４の接触位置を把持力と把持部の変位を複数点計測した結果から算出する方法について説明する。例えば、接触位置は、推定アルゴリズムを用いて算出することができる。図６は、本実施形態に係るロボットハンド１０７とワークとの推定される接触位置を示すグラフである。 Here, a method of calculating the contact positions of the gripping portions 203 and 204 from the results of measuring the gripping force and the displacement of the gripping portions at a plurality of points will be described with reference to FIG. For example, the touch location can be calculated using an estimation algorithm. FIG. 6 is a graph showing estimated contact positions between the robot hand 107 and the workpiece according to this embodiment.

柔らかいワークと接触した場合、接触直後の力は小さく誤差も大きい。本実施形態では、ワークを把持部２０３および２０４が押し込む過程の把持力と把持部２０３および２０４の変位から接触位置を推定する。例えば、図５のステップＳ３で計測した把持力と変位の複数の計測値から、以下の近似式（１）により接触位置を導出する。 In the case of contact with a soft workpiece, the force immediately after contact is small and the error is large. In this embodiment, the contact position is estimated from the gripping force and the displacement of the gripping portions 203 and 204 in the process of pushing the work by the gripping portions 203 and 204 . For example, the contact position is derived by the following approximation formula (1) from a plurality of measurement values of gripping force and displacement measured in step S3 of FIG.

ｆ=ａｘ＋ｂ・・・式（１） f=ax+b Expression (1)

ここで、図６に示すように、把持部２０３および２０４の現在位置を位置ｘとし、位置ｘでの把持力を把持力ｆとする。また、計測点１と計測点２との間の位置の変位をΔｘ（＝ｘ２－ｘ１）とし、計測点１と計測点２との間の把持力の変化量をΔｆ（＝ｆ２－ｆ１）とする。さらに、式（１）の一次近似した直線の傾きをa＝Δｆ／Δｘとし、式（１）のグラフの縦軸との切片をbとしている。 Here, as shown in FIG. 6, the current positions of the gripping portions 203 and 204 are assumed to be a position x, and the gripping force at the position x is assumed to be a gripping force f. Further, the positional displacement between measurement point 1 and measurement point 2 is Δx (=x2−x1), and the amount of change in gripping force between measurement point 1 and measurement point 2 is Δf (=f2−f1). and Furthermore, the slope of the linear approximation of equation (1) is a=Δf/Δx, and the intercept with the vertical axis of the graph of equation (1) is b.

本実施形態では、計測点１（ｘ１，ｆ１）および計測点２（ｘ２，ｆ２）を計測し、それぞれの計測した値を式（１）に代入して、傾きａおよび切片ｂの値を求める。そして、求めた値と把持力ｆ＝０を式（１）に代入して、この時の位置ｘを算出する。それを今回の推定接触位置として更新し、メモリ３０３に記憶する。なお、変形特性の傾きａを、あらかじめ予備実験により求めておき、ステップＳ３における計測点を１点にすることもできる。 In this embodiment, the measurement point 1 (x1, f1) and the measurement point 2 (x2, f2) are measured, and the measured values are substituted into the equation (1) to obtain the values of the slope a and the intercept b. . Then, the obtained value and the gripping force f=0 are substituted into the equation (1) to calculate the position x at this time. It is updated as the current estimated contact position and stored in the memory 303 . Note that the slope a of the deformation characteristic can be obtained in advance by a preliminary experiment, and the number of measurement points in step S3 can be one.

本実施形態では、把持力に対するワークの変形特性を線形と仮定しているため、図６では２点の計測を行い直線近似で演算しているが、計測点を３点として２次曲線近似とするなど高次の近似式を用いて推定を行ってもよい。また、ワークを把持する毎に接触位置だけでなく、近似式の係数を更新することができる。これにより動作開始後から外れ値などの影響を受けにくく安定した速度パターンを生成することが可能となる。 In this embodiment, it is assumed that the workpiece deformation characteristic with respect to the gripping force is linear. Therefore, in FIG. You may estimate using a high-order approximation formula, such as . Moreover, not only the contact position but also the coefficients of the approximation formula can be updated each time the workpiece is gripped. This makes it possible to generate a stable speed pattern that is less susceptible to outliers and the like from the start of operation.

次に、図７を用いて、速度パターンの生成方法およびその更新について説明する。図７は、ロボットハンド１０７の更新前後の速度パターンを示すグラフである。図７では、今回把持したワークをＷ、前回把持したワークをＷ´、更新した更新後接触位置をＰ１、更新した更新後低速駆動開始位置をＰ２としている。 Next, with reference to FIG. 7, a method of generating a speed pattern and its updating will be described. FIG. 7 is a graph showing velocity patterns of the robot hand 107 before and after updating. In FIG. 7, W is the workpiece gripped this time, W' is the workpiece gripped last time, P1 is the updated contact position, and P2 is the updated low-speed drive start position.

速度パターンは、台形速度パターンを平滑化してもよいし、時間のスプライン関数によって生成してもよい。また、加減速の割合は、同じでなくてもよい。例えば、把持部２０３および２０４がワークから遠くに位置している加速時は、可能な限り移動時間を短くするため低速駆動開始位置に到達する際の減速率より大きな加速率を与える。減速時はワークから近くなるため、確実に速度を制御するために減速率を小さく与えることもできる。 The velocity pattern may be a smoothed trapezoidal velocity pattern or may be generated by a spline function of time. Also, the rate of acceleration/deceleration may not be the same. For example, during acceleration when the grippers 203 and 204 are positioned far from the workpiece, an acceleration rate greater than the deceleration rate when reaching the low-speed drive start position is given in order to shorten the movement time as much as possible. During deceleration, the work becomes closer, so a small deceleration rate can be given to reliably control the speed.

減速を完了する点、すなわち更新後低速駆動開始位置は更新後接触位置に一定のマージン距離を加えて計算する。更新後低速駆動開始位置を求めるのに使用する接触位置は、今回の接触位置でもよいし、過去の接触位置も含めた平均値もしくは最大値としてもよい。本実施形態では、このような過去にロボットハンド１０７が把持した複数のワークの接触位置に基づいて速度パターンを更新することができる。 The deceleration completion point, that is, the updated low-speed drive start position is calculated by adding a constant margin distance to the updated contact position. The contact position used to obtain the updated low-speed drive start position may be the current contact position, the average value including the past contact positions, or the maximum value. In this embodiment, the speed pattern can be updated based on the contact positions of the plurality of workpieces gripped by the robot hand 107 in the past.

なお、本実施形態では、ワークの外径を把持する外径把持に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限るものではなく、内径把持に適用するようにしてもよい。さらに、速度パターンもこれに合わせて生成することができる。 In this embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to outer diameter gripping for gripping the outer diameter of a workpiece, but the present invention is not limited to this, and may be applied to inner diameter gripping. Furthermore, speed patterns can also be generated accordingly.

図７に示すように、上記方法で生成した速度パターンを用いて、ロボットハンド１０７の速度パターンを更新する。更新前の速度パターンを表すグラフが破線１２であり、更新後の速度パターンを表すグラフが実線１３である。 As shown in FIG. 7, the velocity pattern of the robot hand 107 is updated using the velocity pattern generated by the above method. A dashed line 12 represents the speed pattern before updating, and a solid line 13 represents the speed pattern after updating.

更新後の速度パターンでは、更新後低速駆動開始位置が、更新前よりもワークに対して遠い位置にある。したがって、更新後は更新前よりも位置のマージンがあるため、余裕をもってワークの把持作業を行うことができる。 In the updated speed pattern, the updated low-speed drive start position is located farther from the workpiece than before the update. Therefore, since there is a positional margin after the update compared to before the update, the work can be gripped with a margin.

以上により、本実施形態に係るロボット制御装置１０２によれば、形状が変形する前のワークと把持部２０３および２０４との接触位置を算出して速度パターンを更新しているため、形状が変形するワークであっても、ワークのばらつきに合わせてロボット本体１０１の速度パターンを自動更新することができる。したがって、ロボット制御装置１０２によれば、タクトタイムを短縮しながら把持部２０３および２０４が高速駆動中に意図せずワークと衝突するリスクを低減しつつ、形状が変形しやすいワークを把持部２０３および２０４で確実に把持することができる。 As described above, according to the robot control device 102 according to the present embodiment, since the contact positions between the workpiece and the gripping portions 203 and 204 before the shape is deformed are calculated and the speed pattern is updated, the shape is deformed. Even with a workpiece, the speed pattern of the robot main body 101 can be automatically updated according to variations in the workpiece. Therefore, according to the robot control device 102, the gripping units 203 and 204 can reduce the risk of unintentionally colliding with the work while the gripping units 203 and 204 are driven at high speed while shortening the tact time. 204 can be securely gripped.

＜第２実施形態＞
次に、図９を用いて、本発明の第２実施形態に係る把持システムについて説明する。図９は、本実施形態に係る把持システム６００の構成例を示す模式図である。本実施形態が第１実施形態と相違する点は、上位制御システムがデータを送受信するコントロールＰＣと、コントロールＰＣが受信したデータを保管するデータサーバと、で構成されている点である。本実施形態に係る把持システム６００のその他の構成は、第１実施形態に係る把持システム１００と同様である。 <Second embodiment>
Next, a grasping system according to a second embodiment of the present invention will be described using FIG. FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration example of a grasping system 600 according to this embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in that it comprises a control PC for sending and receiving data from the host control system, and a data server for storing the data received by the control PC. Other configurations of the gripping system 600 according to the present embodiment are the same as those of the gripping system 100 according to the first embodiment.

図９に示すように、本実施形態に係る把持システム６００は、ロボット本体１０１と、ロボット本体１０１に接続されるロボット制御装置１０２と、ロボット制御装置１０２へコマンド等を入力する入力装置１０３と、ロボット制御装置１０２に接続される上位制御システム６０１と、を備えている。 As shown in FIG. 9, a gripping system 600 according to the present embodiment includes a robot main body 101, a robot control device 102 connected to the robot main body 101, an input device 103 for inputting commands and the like to the robot control device 102, and a host control system 601 connected to the robot control device 102 .

上位制御システム６０１は、ロボット制御装置１０２と通信接続されるコントロールＰＣ６０２と、コントロールＰＣ６０２と通信接続されるサーバＰＣ６０３と、を備えている。 The host control system 601 includes a control PC 602 that communicates with the robot controller 102 and a server PC 603 that communicates with the control PC 602 .

コントロールＰＣ６０２は、相互に接続された速度パターン生成部６１１と、データ収集部６１２と、ファイルバックアップ部６１３と、を有している。サーバＰＣ６０３は、データベース６１４と、データベース６１４内のデータからグラフを生成するグラフ生成部６１５と、を有している。 The control PC 602 has a speed pattern generation section 611, a data collection section 612, and a file backup section 613 which are interconnected. The server PC 603 has a database 614 and a graph generator 615 that generates graphs from data in the database 614 .

本実施形態では、ロボットアーム１０６を含めた速度パターン生成は上位制御システム６０１が行い、時系列データとしてロボット制御装置１０２に送信する（第１実施形態のステップＳ２）。 In this embodiment, the host control system 601 generates a speed pattern including the robot arm 106, and transmits the time-series data to the robot controller 102 (step S2 of the first embodiment).

コントロールＰＣ６０２は、ワーク毎のサイズおよび接触位置や変形特性、などのデータを制御装置から受信し、データを元に速度パターンを更新する（第１実施形態のステップＳ５）。そして、受信したデータおよび速度パターンを記憶する（第１実施形態のステップＳ６）。 The control PC 602 receives data such as the size of each workpiece, contact position and deformation characteristics from the control device, and updates the speed pattern based on the data (step S5 of the first embodiment). Then, the received data and speed pattern are stored (step S6 of the first embodiment).

さらにコントロールＰＣ６０２は内部でのデータバックアップに加え、サーバＰＣ６０３にデータを送信する。サーバＰＣ６０３ではデータを保管・編集し、グラフなどの形で可視化する。インターネット回線を通じて、タブレット端末など持ち運び可能な無線通信可能な端末でグラフを表示して、システム動作を監視できるようにしても良い。 Further, the control PC 602 transmits data to the server PC 603 in addition to internal data backup. The server PC 603 stores, edits, and visualizes the data in the form of a graph or the like. The graph may be displayed on a portable terminal capable of wireless communication, such as a tablet terminal, to monitor the system operation via the Internet line.

本実施形態に係る把持システム６００によれば、第１実施形態に係る把持システム１００の効果に加えて、ワークの種類ごとにデータを持つことでデータ量が膨大になっても、上位制御システム６０１に用意されているデータサーバや大容量の記憶媒体にデータを大量に保存できるため、多品種に対応することができる。 According to the gripping system 600 according to the present embodiment, in addition to the effects of the gripping system 100 according to the first embodiment, even if the amount of data becomes enormous due to having data for each type of work, the host control system 600 can Since a large amount of data can be stored in the data server and large-capacity storage media provided by the company, it is possible to handle a wide variety of products.

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る把持システムについて説明する。本実施形態が第１実施形態および第２実施形態と相違する点は、第１の実施形態および第２の実施形態ではロボットハンドを駆動するアクチュエータを１つとしたが、各把持部が別個のアクチュエータによって独立に動作してもよい点である。本実施形態に係る把持システムの主な構成は、第１実施形態および第２実施形態と同様である。 <Third Embodiment>
Next, a grasping system according to a third embodiment of the invention will be described. This embodiment differs from the first and second embodiments in that, in the first and second embodiments, there is one actuator for driving the robot hand, but each grasping portion is provided with a separate actuator. It is a point that it may operate independently by The main configuration of the grasping system according to this embodiment is similar to those of the first and second embodiments.

図５を用いて、本実施形態に係るロボットハンド１０７の動作について説明する。 The operation of the robot hand 107 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

ステップＳ２において、は、速度パターン生成を２つの把持部それぞれについて行う。 In step S2, speed pattern generation is performed for each of the two gripping parts.

ステップＳ３において、２つの把持部で力を検出したのちに、把持力と把持部の変位を複数点計測する。片方がもう片方より先にワークに接触し、接触力によりワークが移動した場合は、正確な変形特性が得られないうえ、ワークを損傷させるおそれがある。よって先に接触した把持部は、もう片方の把持部が力を検出するまで、停止もしくは接触力を小さく抑制するよう制御する。 In step S3, after the force is detected by the two gripping portions, the gripping force and the displacement of the gripping portion are measured at a plurality of points. If one contacts the work before the other and the contact force causes the work to move, accurate deformation characteristics cannot be obtained and the work may be damaged. Therefore, the gripping portion that comes into contact first is controlled to stop or suppress the contact force until the other gripping portion detects the force.

ステップＳ４の把持完了判定は、それぞれの把持部で把持力が目標範囲に収まっていれば把持完了と判定する。 In the determination of completion of gripping in step S4, if the gripping force of each gripping portion is within the target range, it is determined that the gripping is completed.

ステップＳ５のパラメータ更新も２つの把持部それぞれについて行う。 The parameter update in step S5 is also performed for each of the two gripping parts.

ステップＳ６において、目標値生成部４０３は、ステップＳ５で更新した更新後接触位置と更新後低速駆動開始位置、または図７のように更新した更新後速度パターンをメモリ３０３に記憶する。メモリ３０３への記憶が完了した後に、把持処理を終了する。 In step S6, the target value generator 403 stores in the memory 303 the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated in step S5, or the updated speed pattern updated as shown in FIG. After the storage in the memory 303 is completed, the gripping process ends.

本実施形態に係る把持システムによれば、第１実施形態および第２実施形態と同様の効果を奏することができる。さらに、各把持部が独立に動作することでロボットハンドの中心とワークの中心がずれていても適切に把持することができる。 According to the grasping system according to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment and the second embodiment can be obtained. Furthermore, each gripping part operates independently, so that even if the center of the robot hand and the center of the workpiece are misaligned, the workpiece can be properly gripped.

本実施形態に係る把持システムは、ロボットハンド１０７の自由度が増えても基本的な動作は同様であり、特に限定されるものではない。また、１つの自由度で複数の関節が連動する構成であっても問題なく適用できる。 In the gripping system according to this embodiment, even if the degree of freedom of the robot hand 107 is increased, the basic operation is the same and is not particularly limited. Also, a configuration in which a plurality of joints are interlocked with one degree of freedom can be applied without any problem.

以上、本実施形態に係る把持システムについて詳述してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Although the grasping system according to the present embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to these embodiments, and can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.

本発明は、例えば、生産工場などで把持対象物を把持するロボットハンドを取り付けたロボットに適用される技術に関するものであり、産業上の利用可能性を有するものである。 The present invention relates to a technology applied to a robot equipped with a robot hand for gripping an object to be gripped, for example, in a production factory, etc., and has industrial applicability.

１００、６００把持システム
１０１ロボット本体
１０２ロボット制御装置
１０３入力装置
１０４、６０１上位制御システム
１０５ベース部
１０６ロボットアーム
１０７、５００ロボットハンド
２０２、５０１ハンド本体部
２０３第１把持部
２０４第２把持部
２０５第１平行リンク
２０６第２平行リンク
２０７第１ギア
２０８第２ギア
２０９入力軸
３０１カメラ装置
３０２入出力部
３０３メモリ
３０４、３０６エンコーダ
３０５電動モータ
３０７ベーンモータ
３０８圧縮空気源
３０９サーボ弁
３１０圧力センサ
３１１状態通知装置
４０１ワーク認識部
４０２入出力処理部
４０３目標値生成部
４０４表示制御部
４０５アーム制御部
４０６ハンド制御部
４１１算出部
４１２更新部
４１３適正化部
４１４計測部
４１５接触位置推定部
５０２平行リンク
５０３把持部
６０２コントロールＰＣ
６０３サーバＰＣ
６１１速度パターン生成部
６１２データ収集部
６１３ファイルバックアップ部
６１４データベース
６１５グラフ生成部 Reference Signs List 100, 600 gripping system 101 robot body 102 robot control device 103 input device 104, 601 host control system 105 base section 106 robot arm 107, 500 robot hand 202, 501 hand body section 203 first gripping section 204 second gripping section 205 second 1 parallel link 206 second parallel link 207 first gear 208 second gear 209 input shaft 301 camera device 302 input/output unit 303 memory 304, 306 encoder 305 electric motor 307 vane motor 308 compressed air source 309 servo valve 310 pressure sensor 311 status notification Device 401 Work recognition unit 402 Input/output processing unit 403 Target value generation unit 404 Display control unit 405 Arm control unit 406 Hand control unit 411 Calculation unit 412 Update unit 413 Optimization unit 414 Measurement unit 415 Contact position estimation unit 502 Parallel link 503 Grip Part 602 Control PC
603 Server PC
611 speed pattern generation unit 612 data collection unit 613 file backup unit 614 database 615 graph generation unit

Claims

A robot control device for controlling a robot having a robot hand having a gripping portion for gripping a workpiece,
The contact position between the workpiece and the gripping part is determined from the gripping force detected by the gripping part and the position of the gripping part at a plurality of measurement points in the process of deformation of the workpiece after the gripping part contacts the workpiece. a contact position estimating unit to estimate;
The above estimated by the contact position estimation unit a calculation unit that calculates a low-speed drive start position of the gripping unit based on the contact position;
an update unit that updates the contact position and the low-speed drive start position calculated by the calculation unit according to variations in the workpiece;
an optimization unit that optimizes the speed pattern of the gripping unit based on the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated by the updating unit;
A robot controller comprising:

2. The robot control device according to claim 1, further comprising a gripping force detection unit that detects the gripping force and a position detection unit that detects the position of the gripping unit .

2. The robot control device according to claim 1 , wherein the calculation unit calculates the low-speed drive start position based on a plurality of contact positions between the workpiece gripped by the robot hand in the past and the gripping unit.

a robot control device according to any one of claims 1 to 3 ;
the robot hand;
a robot arm that moves the robot hand to a predetermined position;
A gripping system comprising:

A control method for a robot hand having a gripping portion for gripping a workpiece, comprising:
The position of contact between the workpiece and the gripping part is determined from the gripping force detected by the gripping part and the position of the gripping part at a plurality of measurement points in the process of deformation of the workpiece after the gripping part contacts the workpiece. a contact position estimation step to estimate;
The above estimated in the contact position estimation step a calculation step of calculating a low-speed drive start position of the gripping portion based on the contact position;
an update step of updating the contact position and the low-speed drive start position calculated in the calculation step in accordance with variations in the workpiece;
an optimization step of optimizing the speed pattern of the gripping portion based on the updated contact position and the updated low-speed drive start position updated in the updating step;
A method of controlling a robot hand, including

6. The robot hand control method according to claim 5 , further comprising a detection step of detecting the grip force and the position of the grip part .

6. The method of controlling a robot hand according to claim 5 , wherein the calculation step calculates the low-speed drive start position based on a plurality of contact positions between the gripping portion and the workpiece previously gripped by the robot hand.

A computer-readable recording medium recording a program for executing the method for controlling a robot hand according to any one of claims 5 to 7 .