JP7327991B2 - Control method, control program, recording medium, robot system, article manufacturing method, and input device - Google Patents

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Description

本発明は、ロボット装置に関する。 The present invention relates to a robotic device.

単軸ロボットおよび多関節ロボットは、軸構成こそ異なるが、例えば伝達機構が制御誤差を持っている、という課題は共通である。本明細書では、単軸ロボットと、多関節ロボットは区別せず単にこれらを総称して「ロボット装置」、「ロボット」などを用いる。 Single-axis robots and multi-joint robots have different axis configurations, but they share the common problem that, for example, the transmission mechanism has a control error. In this specification, single-axis robots and multi-joint robots are simply collectively referred to as "robot apparatus" and "robot" without distinguishing between them.

また、ロボット装置は、リンクを可動連結する関節を備えるが、この関節には回転関節と直動関節の異なる形式がある。これらについても、本明細書で取り扱う構成や効果は共通する。そこで、回転関節の角度および直動関節の伸縮位置は、区別せず、両者ともに連結しているリンクの位置関係を意味することは同じであるから、以下では、これらを「関節の位置」という。 Also, the robot apparatus has joints that movably connect the links, and there are different types of these joints: rotary joints and linear joints. The configurations and effects dealt with in this specification are also common to these. Therefore, the angle of the revolute joint and the expansion/contraction position of the prismatic joint are not distinguished from each other, and both mean the positional relationship of the link that connects them. .

また、この関節の位置の時間微分についても「関節の速度」、「関節の加速度」、「関節の加加速度」などの表記を用いる。また、同様に回転関節のトルクと、直動関節の推力(駆動力)は区別せず「関節の推力」と表記する場合がある。また、関節の制御条件としてのリンクパラメータには、関節が支持する負荷としてのリンク等の長さ、重さ、重心位置、慣性二次モーメント等の情報が含まれる。 In addition, notations such as "joint velocity", "joint acceleration", and "joint jerk" are also used for time differentiation of the joint positions. Similarly, the torque of a rotary joint and the thrust (driving force) of a linear motion joint may be referred to as the "thrust of a joint" without distinguishing between them. Link parameters as joint control conditions include information such as the length, weight, center of gravity position, second moment of inertia, etc. of links as loads supported by joints.

近年、少子高齢化、人手不足などの事情もあって、ロボット装置を利用した生産ラインで物品を製造する事例が増えている。このような生産ラインでは、人間の手のように精密で高速な加工、組立を行え、しかも高速に作業を実施できることが求められる。 In recent years, partly because of the declining birthrate, aging population, and labor shortage, the number of cases where articles are manufactured on a production line using a robot device is increasing. Such production lines are required to be able to perform precise and high-speed machining and assembly like human hands, and to carry out work at high speed.

一方、この種の生産システムに用いられるロボット装置では、動力源推力を増大し、また、回転運動を直動運動に変換するといった目的で、負荷と動力源の間に減速機やボールねじ等の伝達機構が配置されることが多い。しかしながら、この種の伝達機構にはロボット動作に係る精密さを妨げる要因がある。例えば、ねじれ、減速機の歯のかみ合いによる角度誤差、バックラッシュ、摩擦、小部品の微小振動、ボールねじの変形による角度誤差、ネジ共振、ロストモーションなどの要因である。 On the other hand, in robot devices used in this type of production system, a reduction gear, ball screw, or the like is installed between the load and the power source for the purpose of increasing the thrust of the power source and converting rotary motion into linear motion. A transmission mechanism is often arranged. However, this type of transmission mechanism has factors that impede the precision of robot motion. For example, the factors include torsion, angular error due to meshing of reduction gear teeth, backlash, friction, minute vibration of small parts, angular error due to ball screw deformation, screw resonance, and lost motion.

この種の要因で生じる精密さの低下に対し、ロボット装置では、ロボットの手先にかかる作用力を直接計測することで、組立精度を向上することが行われている。このロボットの手先にかかる作用力を計測するために、ロボットの手先に力センサが搭載されることある。しかしながら、作用力を計測するだけでなく動的に制御する場合、ロボットを駆動する関節と手先のセンサの間に他の関節やフレーム・ケーブルなどが介在するため、反応が鈍くなり、作業時間が伸びる問題がある。 In response to the reduction in precision caused by such factors, the robot device improves the assembly precision by directly measuring the acting force applied to the hand of the robot. In order to measure the force acting on the hand of the robot, a force sensor may be mounted on the hand of the robot. However, when not only measuring the acting force but also dynamically controlling it, other joints, frames, cables, etc. are interposed between the joints that drive the robot and the sensors on the hands, which slows down the reaction and shortens the work time. I have a growing problem.

また、ロボットのリンクを連結する関節にかかる推力を直接検出するセンサを配置する構成も知られている(例えば下記の特許文献1)。ロボットアームの各関節に作用する推力によりロボットアームの先端、つまりワークへの作用力を検出することができ、関節トルクの直接制御による高応答作業が両立できる。また、ロボットでは、作業空間で移動する際に位置制御モードを用い、ワーク近傍で作用力を制御する力制御モードを用いる、といった制御切り替え方式も知られている。 Also known is a configuration in which a sensor that directly detects thrust applied to joints connecting links of a robot is arranged (for example, Patent Document 1 below). The tip of the robot arm, that is, the force acting on the workpiece can be detected from the thrust acting on each joint of the robot arm, and high-response work can be achieved by direct control of the joint torque. In robots, there is also known a control switching method in which a position control mode is used when moving in a work space and a force control mode is used to control the acting force in the vicinity of a workpiece.

一方で、この種のロボット装置を用いた生産ラインでは、プラントの上位制御装置や、ティーチングペンダントのような作業端末から、緊急的にロボット装置を停止させる停止信号が送信されることがある。このような非常停止を行う場合、停止信号の後、即座にロボット装置を停止させるのは困難であり、特別な停止制御モードが実行されることがある。例えば、位置制御中に非常停止する場合、教示軌道に沿って減速、停止する制御手法が知られている(下記の特許文献2)。 On the other hand, in a production line using this type of robot device, a stop signal for urgently stopping the robot device may be transmitted from a plant host control device or a work terminal such as a teaching pendant. When performing such an emergency stop, it is difficult to stop the robot apparatus immediately after the stop signal, and a special stop control mode may be executed. For example, there is known a control method of decelerating and stopping along a teaching trajectory when making an emergency stop during position control (Patent Document 2 below).

特開平10-286789号公報JP-A-10-286789 特開平01-119809公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 01-119809

例えば上記の特許文献2に記載の技術では、位置制御中に非常停止する場合、位置制御モードを利用して教示軌道に沿って減速、停止を行う。ところが、このように停止制御モードで位置制御に強制的に切り替えると問題が生じる場合がある。例えば、力制御モードでワークに接触しながら作業するようプログラムされた教示軌道上の位置で非常停止が発生した場合、本来の力制御モードによる制御が働かなくなる。位置制御モードのみが作動した状態でワークに接触すると、モータ制御の積分・外乱オブザーバなどの作用によりロボットの出せる力をフルにワークにかけてしまう可能性があり、ワークや、ロボット自身を損傷する可能性がある。 For example, in the technique described in Patent Literature 2, when an emergency stop is made during position control, the position control mode is used to decelerate and stop along the teaching trajectory. However, when the stop control mode is forcibly switched to the position control in this manner, a problem may occur. For example, if an emergency stop occurs at a position on the teaching trajectory programmed to work while contacting the workpiece in the force control mode, the original control in the force control mode will not work. If the work is touched while only the position control mode is activated, there is a possibility that the robot's full force will be applied to the work due to the actions of the motor control integral/disturbance observer, etc., resulting in damage to the work and the robot itself. There is

そこで、本発明の課題は、停止信号に応じてロボット装置を停止させる停止制御において、ワークやロボット装置を損なうことなく、ロボット装置を停止させることができるようにすることにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to stop a robot device without damaging a workpiece or the robot device in stop control for stopping the robot device in response to a stop signal.

本発明の第1の態様は、所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、前記制御装置が、前記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なようにする、ことを特徴とする制御方法である。
本発明の第2の態様は、所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、制御装置と、を備えたロボットシステムであって、前記制御装置が、前記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なようにする、ことを特徴とするロボットシステムである。
本発明の第3の態様は、所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、を備えたロボットシステムに指令を行う入力装置であって、前記入力装置は、前記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なように表示部に表示する、ことを特徴とする入力装置である。
本発明の第4の態様は、所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、を備えたロボットシステムに指令を行う入力装置の制御方法であって、前記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なように表示部に表示する、ことを特徴とする制御方法である。
A first aspect of the present invention is a robot having a predetermined part, a first sensor that acquires information about the position of the predetermined part, a second sensor that acquires information about the force applied to the predetermined part, and a control device. and a first mode using position control based on the first sensor to stop the robot when the controller stops the robot ; A second mode is a control method characterized in that force control based on the second sensor is used to stop the robot and allow the user to select either the first mode or the second mode. .
A second aspect of the present invention includes a robot having a predetermined part, a first sensor that acquires information about the position of the predetermined part, a second sensor that acquires information about the force applied to the predetermined part, and a control device. and wherein, when the controller stops the robot , a first mode stops the robot using position control based on the first sensor , and a second mode uses force control based on the second sensor to stop the robot and allow the user to select either the first mode or the second mode .
A third aspect of the present invention includes a robot having a predetermined part, a first sensor that acquires information about the position of the predetermined part, and a second sensor that obtains information about the force applied to the predetermined part. an input device for commanding a robot system, wherein when the input device stops the robot , a first mode stops the robot using position control based on the first sensor ; A second mode is characterized in that the robot is stopped using force control based on the second sensor, and the first mode or the second mode is displayed on a display so as to be selectable by the user. It is a device.
A fourth aspect of the present invention includes a robot having a predetermined part, a first sensor that acquires information about the position of the predetermined part, and a second sensor that obtains information about the force applied to the predetermined part. A method for controlling an input device for issuing a command to a robot system, wherein when the robot is to be stopped, a first mode uses position control based on the first sensor to stop the robot, and a second mode is to stop the robot using the position control based on the first sensor. A control method characterized by stopping the robot using force control based on a second sensor, and displaying the first mode or the second mode on a display so as to be selectable by the user.

上記構成によれば、位置制御モード中に停止信号が入力(受信)された場合、力制御モードを有効にして停止制御モードを実行する。これにより、例えば力制御モードにおけるインピーダンス制御を利用することができる。従って、停止信号に応じてロボット装置を停止させる停止制御において、ワークやロボットの損なうことなくロボット装置を停止させることができる。 According to the above configuration, when the stop signal is input (received) during the position control mode, the force control mode is enabled and the stop control mode is executed. This makes it possible, for example, to take advantage of impedance control in force control mode. Therefore, in stop control for stopping the robot device in response to a stop signal, the robot device can be stopped without damaging the workpiece or the robot.

ロボット装置の概略構成を示す説明図である。It is an explanatory view showing a schematic structure of a robot device. ロボット制御装置の概略構成を示す説明図である。It is an explanatory view showing a schematic structure of a robot control device. ロボットアームの制御ブロック説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a control block of a robot arm; 本発明の実施形態においてロボットを力制御する制御手順を示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart diagram showing a control procedure for force-controlling the robot in the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態においてロボットを位置制御する制御手順を示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart diagram showing a control procedure for controlling the position of the robot in the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るロボット制御を示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart diagram showing robot control according to the embodiment of the present invention; (A)、(B)は本発明の実施形態に係るロボット動作を示した説明図である。(A) and (B) are explanatory diagrams showing robot motions according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るロボット動作を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing robot motion according to the embodiment of the present invention; 本発明の実施形態に係るロボット動作を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing robot motion according to the embodiment of the present invention; (A)、(B)は本発明の実施形態に係るロボット動作を示した説明図である。(A) and (B) are explanatory diagrams showing robot motions according to the embodiment of the present invention. (A)、(B)は外部入力装置の画面の一例を示した説明図である。(A) and (B) are explanatory diagrams showing an example of a screen of the external input device. ロボット装置の自動運転時の制御を示したフローチャート図である。FIG. 4 is a flow chart diagram showing control during automatic operation of the robot apparatus.

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための形態につき説明する。なお、以下に示す構成はあくまでも一例であり、例えば細部の構成については本発明の趣旨を逸脱しない範囲において当業者が適宜変更することができる。また、本実施形態で取り上げる数値は、参考数値であって、本発明を限定するものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The configuration shown below is merely an example, and, for example, details of the configuration can be changed as appropriate by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Further, the numerical values taken up in this embodiment are reference numerical values and do not limit the present invention.

本実施形態のロボット装置100は、図1に示すように、多関節ロボットとしてのロボットアーム200(ロボット装置)と、ロボットアーム200を制御するロボット制御装置300と、外部入力装置400を備えている。 As shown in FIG. 1, the robot apparatus 100 of this embodiment includes a robot arm 200 (robot apparatus) as an articulated robot, a robot controller 300 that controls the robot arm 200, and an external input device 400. .

外部入力装置400は、ロボット制御装置300に複数の教示点のデータを送信する教示装置であり、操作者がロボットアーム200の動作を指定するのに用いられる。外部入力装置400は「ティーチングペンダント」のような名称で呼ばれることがある。また、ロボットアーム200、ロボット制御装置300、外部入力装置400はこれらが配置された生産ラインなどのプラントにおいて、ネットワークなどを介して接続された上位制御装置420とともにロボットシステムを構成する。このロボットシステムは、例えばロボットアーム200によってワークWに対する組立や加工操作を行わせることによって、工業製品やその部品などの物品を製造するために用いられる。 The external input device 400 is a teaching device that transmits data on a plurality of teaching points to the robot control device 300, and is used by the operator to specify the motion of the robot arm 200. FIG. The external input device 400 is sometimes called a "teaching pendant". Further, the robot arm 200, the robot controller 300, and the external input device 400 constitute a robot system together with a host controller 420 connected via a network or the like in a plant such as a production line in which these are arranged. This robot system is used to manufacture articles such as industrial products and parts thereof by having the robot arm 200 perform assembly and processing operations on the work W, for example.

ロボットアーム200は、本実施形態では、6関節ロボットである。ロボットアーム200は、各関節J1~J6を各関節軸A1~A6周りにそれぞれ回転駆動する複数(6つ)のサーボモータ201~206を有している。 The robot arm 200 is a six-joint robot in this embodiment. The robot arm 200 has a plurality (six) of servomotors 201 to 206 that rotationally drive the joints J1 to J6 about the joint axes A1 to A6, respectively.

図1のロボットアーム200は、本実施形態では、6関節構成の多関節ロボットアームで、関節J1~J6と、これら各関節により連結されたリンクを備える。関節J1~J6は、サーボモータ201~206によりそれぞれ駆動される。複数(6つ)のサーボモータ201~206は、各関節J1~J6を、関節軸A1~A6周りにそれぞれ回転駆動する。 In this embodiment, the robot arm 200 of FIG. 1 is a multi-joint robot arm having six joints, and includes joints J1 to J6 and links connected by these joints. Joints J1-J6 are driven by servo motors 201-206, respectively. A plurality (six) of servomotors 201 to 206 rotationally drive the joints J1 to J6 about the joint axes A1 to A6, respectively.

ロボットアーム200は、可動範囲の中であれば任意の3次元位置で任意の3方向の姿勢に、手先(ロボットアーム200の先端)を向けることができる。一般に、ロボットアーム200の位置および姿勢は、適宜設定された3次元座標系で表現することができる。図1中のTはロボットアーム200の台座に固定した座標系を、また、Tはロボットアーム200の手先に固定した座標系を示している。なお、本実施形態では、関節J1~J6が回転関節である構成を前提とするが、以下の説明は直動関節を用いた構成などにおいても同様に適用される。 The robot arm 200 can orient its hand (the tip of the robot arm 200) in any three-dimensional position and any posture in any three directions within its movable range. In general, the position and orientation of the robot arm 200 can be represented by a properly set three-dimensional coordinate system. In FIG. 1, T o indicates a coordinate system fixed to the base of the robot arm 200 , and T e indicates a coordinate system fixed to the hand of the robot arm 200 . In this embodiment, it is assumed that the joints J1 to J6 are rotary joints, but the following description also applies to a configuration using prismatic joints.

ロボットアーム200の先端には、把持装置として、ロボットハンド252が装着されている。ロボットアーム200は、例えば、把持装置としてのロボットハンド252でワークWを把持し、対象物に嵌合させたり、圧着したりする作業に用いることができる。このような作業をロボットアーム200に行わせることにより、把持装置としてのロボットハンド252で把持したワークと、対象物と、を組み立て、工業製品やその部品のような物品を製造することができる。 A robot hand 252 is attached to the tip of the robot arm 200 as a gripping device. The robot arm 200 can be used, for example, to grip a work W with a robot hand 252 as a gripping device, fit it to an object, or press it. By causing the robot arm 200 to perform such work, it is possible to assemble the workpiece gripped by the robot hand 252 as a gripping device and the object, and manufacture an article such as an industrial product or its parts.

本実施形態のような回転関節構成では、「関節の位置」は関節の角度を意味する。また、関節J1~J6は直動関節であってもよく、その場合、「関節の位置」とは、直動関節の位置で、「関節のトルク」とは直動関節にかかる力である。また、関節の位置情報の時間微分については、「関節の速度」、「関節の加速度」、「関節の加加速度」の概念によって扱うことができる。 In a revolute joint configuration such as the present embodiment, "joint position" means the angle of the joint. Also, the joints J1 to J6 may be prismatic joints, in which case the "position of the joint" is the position of the prismatic joint, and the "torque of the joint" is the force applied to the prismatic joint. Further, the temporal differentiation of joint position information can be handled by the concepts of "joint velocity", "joint acceleration", and "joint jerk".

本実施形態では、各サーボモータ201~206は、電動モータ211~216と、電動モータ211~216に接続されたセンサ部221~226とを備える(図3参照)。各センサ部221~226には関節の角度を検出する位置センサ(角度センサ)と、関節のトルクを検出できるトルクセンサ(力センサ)が含まれる。各サーボモータ201~206は、不図示の減速機を含み、ベルトやベアリング等を介してそれぞれの関節J1~J6を駆動する駆動系に結合されている。なお、各関節の駆動源は、サーボモータ201~206に限らず、例えば人工筋肉等であってもよい。 In this embodiment, each of the servo motors 201-206 includes electric motors 211-216 and sensor units 221-226 connected to the electric motors 211-216 (see FIG. 3). Each of the sensor units 221 to 226 includes a position sensor (angle sensor) for detecting joint angles and a torque sensor (force sensor) for detecting joint torque. Each of the servomotors 201-206 includes a speed reducer (not shown) and is coupled to a drive system that drives the joints J1-J6 via belts, bearings, and the like. The drive source for each joint is not limited to the servomotors 201 to 206, and may be, for example, an artificial muscle.

さらに、ロボットアーム200は、各サーボモータ201~206の電動モータ211~216を駆動制御する駆動制御部としてのサーボ制御部230を有している。サーボ制御部230は、入力したトルク指令値に基づき、各関節J1~J6のトルクが指令トルクに追従するよう、各電動モータ211~216に電流指令を出力し、各電動モータ211~216の動作を制御する。なお、本実施形態では、サーボ制御部230を1つの制御装置で構成しているものを説明しているが、各電動モータ211~216にそれぞれ対応したサーボ制御部が備えられていてもよい。 Further, the robot arm 200 has a servo control section 230 as a drive control section for driving and controlling the electric motors 211-216 of the servo motors 201-206. Based on the input torque command value, the servo control unit 230 outputs a current command to each electric motor 211 to 216 so that the torque of each joint J1 to J6 follows the command torque, and operates each electric motor 211 to 216. to control. In this embodiment, the servo control unit 230 is configured by one control device, but servo control units corresponding to the electric motors 211 to 216 may be provided.

図2はロボット制御装置300の機能ブロック構成を示している。ロボット制御装置300は、制御部としてのCPU301と、記憶部としてのROM302、RAM303、HDD(ハードディスクドライブ)304、記録ディスクドライブ(記録媒体)305と、各種のインタフェース306~309と、を備えている。 FIG. 2 shows the functional block configuration of the robot control device 300. As shown in FIG. The robot control device 300 includes a CPU 301 as a control unit, a ROM 302, a RAM 303, a HDD (hard disk drive) 304, a recording disk drive (recording medium) 305 as storage units, and various interfaces 306 to 309. .

CPU301には、ROM302、RAM303、HDD304、記録ディスクドライブ305および各種のインタフェース306~309が、バス310を介して接続されている。例えばROM302には、CPU301(コンピュータ)に読み込ませ、後述の制御を行わせるためのプログラム330が格納されている。RAM303は、CPU301の演算処理結果などを一時的に記憶可能な記憶部を構成する。HDD304は、演算処理結果や各種のデータ(最良指令軌道や最良評価値を含む)などを記憶するために用いられる。 A ROM 302 , a RAM 303 , an HDD 304 , a recording disk drive 305 and various interfaces 306 to 309 are connected to the CPU 301 via a bus 310 . For example, the ROM 302 stores a program 330 that is read by the CPU 301 (computer) to perform control described later. The RAM 303 constitutes a storage unit that can temporarily store results of arithmetic processing by the CPU 301 and the like. The HDD 304 is used to store arithmetic processing results, various data (including best command trajectory and best evaluation value), and the like.

外部入力装置400(ティーチングペンダント)はインタフェース306に接続されており、CPU301はインタフェース306およびバス310を介して外部入力装置400からの教示点のデータの入力を受け付ける。 An external input device 400 (teaching pendant) is connected to the interface 306 , and the CPU 301 receives teaching point data input from the external input device 400 via the interface 306 and the bus 310 .

サーボ制御部230は、インタフェース309に接続されており、CPU301は、各関節の目標トルクのデータを所定時間間隔でバス310およびインタフェース309を介してサーボ制御部230に出力する。 The servo control unit 230 is connected to the interface 309, and the CPU 301 outputs target torque data for each joint to the servo control unit 230 via the bus 310 and the interface 309 at predetermined time intervals.

インタフェース307には、モニタ321が接続されており、モニタ321には、各種画像を表示することができる。インタフェース308には、書き換え可能な不揮発性メモリや外付けHDD等の外部記憶装置322を接続することができる。記録ディスクドライブ305は、記録ディスク(記録媒体)331に記録された各種データやプログラム等を読み出すことができる。なお、本発明に係るプログラムが記録されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、例えば記録ディスク331を用いることができる。しかしながら、本発明に係るプログラムが記録されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えば外部記憶装置322などの不揮発性メモリや外付けHDDなどであってもよい。 A monitor 321 is connected to the interface 307, and various images can be displayed on the monitor 321. FIG. An external storage device 322 such as a rewritable nonvolatile memory or an external HDD can be connected to the interface 308 . The recording disk drive 305 can read various data and programs recorded on a recording disk (recording medium) 331 . A recording disk 331, for example, can be used as a computer-readable recording medium on which the program according to the present invention is recorded. However, the computer-readable recording medium in which the program according to the present invention is recorded may be, for example, a non-volatile memory such as the external storage device 322 or an external HDD.

図3はロボットアーム200の各関節を制御する制御系を詳細に示している。図3の100で示した制御ブロックは上記のロボット装置100の制御系に相当する。ロボットアーム200の各関節の電動モータ211~216と、位置センサ551~556およびトルクセンサ541~546からなるセンサ部221~226と接続されている。位置センサ551~556およびトルクセンサ541~546の検出情報、即ち、各関節軸の角度情報(q…q)、トルク情報(τ…τ)は、それぞれ対応した制御ブロックにフィードバックされる。 FIG. 3 shows in detail a control system for controlling each joint of the robot arm 200. As shown in FIG. A control block indicated by 100 in FIG. 3 corresponds to the control system of the robot apparatus 100 described above. The electric motors 211 to 216 of the joints of the robot arm 200 are connected to the sensor units 221 to 226 composed of position sensors 551 to 556 and torque sensors 541 to 546, respectively. The information detected by the position sensors 551 to 556 and the torque sensors 541 to 546, that is, the angle information (q 1 . . . q 6 ) and torque information (τ 1 . . . τ 6 ) of each joint axis are fed back to the corresponding control blocks. be.

また、ロボット装置100はサーボ制御部230(図1)を備える。サーボ制御部230は、電動モータ211~216に対する動作指令を行うモータ制御部531~536と、位置制御を行う位置制御部521~526と、力制御との切り替え制御を行う切り替え制御部511~516を備える。 The robot device 100 also includes a servo control unit 230 (FIG. 1). The servo control unit 230 includes motor control units 531 to 536 that issue operation commands to the electric motors 211 to 216, position control units 521 to 526 that perform position control, and switching control units 511 to 516 that perform switching control with force control. Prepare.

また、ロボット制御装置300は、サーボ制御部230に対して駆動指令を行う位置目標値生成部506と、力制御部505と、力制御部に対して検出された力(F)の値を入力する力検出部504を備える。 In addition, the robot control device 300 inputs the detected force (F) value to the position target value generation unit 506 that issues a drive command to the servo control unit 230, the force control unit 505, and the force control unit. A force detection unit 504 is provided.

ロボットアーム200の各種パラメータによって記述されたロボットモデル503は、図2の例えば外部記憶装置322に格納されている。ロボット制御装置300は、このロボットモデル503のロボットアーム情報を取得し、必要な制御則に基づきロボットアーム200を制御する。外部入力装置400(ティーチングペンダント)は、ロボット制御装置300に対して、目標とする動作を入力する力教示データ501(Fref)と位置教示データ502(Pref)を指令する入力部を構成する。 A robot model 503 described by various parameters of the robot arm 200 is stored in, for example, the external storage device 322 in FIG. The robot control device 300 acquires the robot arm information of this robot model 503 and controls the robot arm 200 based on the necessary control rules. The external input device 400 (teaching pendant) constitutes an input unit for commanding force teaching data 501 (F ref ) and position teaching data 502 (P ref ) for inputting a target motion to the robot control device 300 . .

図4は、ロボットアーム200の動作を制御する力制御モードの流れを示している。図示の制御手順は、CPU301の制御プログラムとして、上記のROM302や外部記憶装置322に格納しておく。 FIG. 4 shows the force control mode flow for controlling the motion of the robot arm 200 . The illustrated control procedure is stored in the ROM 302 or the external storage device 322 as a control program for the CPU 301 .

図4のステップS1では、例えば実際のロボット動作に先立ち、操作者(作業者、管理者、ユーザ)が位置目標値と力目標値を入力する。ここで入力された位置目標値と力目標値は、位置指令値と力指令値として、力教示データ501、位置教示データ502として記憶される。なお、この位置目標値には、通常の動作において、例えばロボットアーム200がワークに接触し始めるなどして移動中の位置制御モードから力制御モードに切り替える位置データが含まれる。この力制御モードにおいては、外部入力装置400は力教示データ501を力制御部505に出力している(図3)。 In step S1 of FIG. 4, the operator (operator, manager, user) inputs a position target value and a force target value, for example, prior to actual robot operation. The position target value and force target value input here are stored as force teaching data 501 and position teaching data 502 as position command values and force command values. This position target value includes position data for switching from the moving position control mode to the force control mode, for example, when the robot arm 200 starts to come into contact with the workpiece during normal operation. In this force control mode, the external input device 400 outputs force teaching data 501 to the force control section 505 (FIG. 3).

ステップS2では、力制御部505が、ロボットアーム200の手先にかかる力が、力目標値としての力教示データ501(Fref)に倣うよう、ロボットモデル503に基づいてモータトルク指令値(力)を算出する(図3)。このとき用いられるロボットモデル503は、上記のように例えば外部記憶装置322に格納しておく。 In step S2, the force control unit 505 controls the motor torque command value (force) based on the robot model 503 so that the force applied to the hand of the robot arm 200 follows the force teaching data 501 (F ref ) as the force target value. is calculated (Fig. 3). The robot model 503 used at this time is stored in, for example, the external storage device 322 as described above.

ステップS3では、切り替え制御部511~516は各関節に力指令値としてモータトルク指令値τMFref1…6を出力する。ステップS4では、モータ制御部531~536が、位置センサ551~556が出力する位置情報θ1…6(関節角度)を用いて電動モータ211~216のモータトルク指令値を実現するよう通電制御を行う(図3)。 In step S3, the switching control units 511 to 516 output motor torque command values τ MFref1 . . . 6 to each joint as force command values. In step S4, the motor control units 531 to 536 use the position information θ 1 . (Fig. 3).

ステップS5では、通電されることにより電動モータ211~216が関節トルクτ1…6を発生する。そして、ステップS6において、各関節に搭載されたセンサ部221~226では、位置センサ551~556は位置情報θ1…6を検出し、トルクセンサ541~546は関節トルクτ1…6を検出する(図3)。検出されたこれらの位置情報θ1…6(関節角度)と関節トルクτ1…6は、それぞれロボット制御装置300にフィードバックされる。 In step S5, the electric motors 211 to 216 generate joint torques τ 1 . . . 6 by being energized. Then, in step S6, in the sensor units 221 to 226 mounted on each joint, the position sensors 551 to 556 detect the position information θ 1 . . . 6 , and the torque sensors 541 to 546 detect the joint torque τ 1 . (Fig. 3). The detected position information θ 1 . . . 6 (joint angles) and joint torque τ 1 .

ステップS7において、力検出部504では、ロボットモデル503と位置情報θ1…6(関節角度)を用いて関節トルクτ1…6をロボットアーム200の手先にかかる力Fに変換することができる。ロボットアーム200の手先にかかる力Fを求めるのに、関節角度の代わりにモータ角度を用いてもよい。その場合、例えば、各関節の減速機の入力側の電動モータ211~216の駆動軸の角度を検出する位置センサが用いられる(不図示)。力制御部505は、このロボットアーム200の手先にかかる力Fの実際値と、力教示データ501(Fref)を用いて、モータトルク指令値τMFref1…6を出力する。この指令値は、切り替え制御部511~516を介してモータトルク指令値τMref1…6として出力される。 In step S7, the force detection unit 504 can convert the joint torques τ 1 . . . A motor angle may be used instead of the joint angle to obtain the force F applied to the end of the robot arm 200 . In that case, for example, position sensors are used to detect the angles of the drive shafts of the electric motors 211 to 216 on the input side of the reduction gears of the joints (not shown). The force control unit 505 outputs motor torque command values τ MFref1 . These command values are output as motor torque command values τ Mref1 . . . 6 via switching control units 511-516.

ステップS8では、所定の判定条件を用いて力制御モードによる駆動が終了したか判定し、終了していない場合は上記のステップS2~S7の駆動制御を繰り返し実行する。このステップS8の駆動終了判定は、例えば、力検出部504が位置センサ551~556から取得した位置情報θ1…6(関節角度)を用いて行う。あるいはさらに、ロボットアーム200の手先にかかる力Fの実際値(ワークからの反力)が組立終了状態などに相当する所定の力学的な状態に達したか否かを判定する。 In step S8, it is determined whether or not the drive in the force control mode has ended using a predetermined determination condition, and if not, the drive control of steps S2 to S7 is repeated. 6 (joint angles) obtained by the force detection unit 504 from the position sensors 551 to 556, for example. Alternatively, it is further determined whether or not the actual value of the force F applied to the hand of the robot arm 200 (the reaction force from the workpiece) has reached a predetermined dynamic state corresponding to the assembly completion state.

以上のようにして、力制御モードによって、ロボットアームの手先にかかる力を所望の力目標値に倣うよう制御することが可能である。なお、詳細は不図示であるが、力制御部505が行う力制御過程には、いわゆるインピーダンス制御が含まれていてよい。 As described above, in the force control mode, it is possible to control the force applied to the hand of the robot arm so as to conform to the desired force target value. Although details are not shown, the force control process performed by the force control unit 505 may include so-called impedance control.

このインピーダンス制御は、関節の応答動作に弾性を付与する弾性制御、例えば手先位置をバネおよびダンパで拘束されているが如く駆動する制御である。このインピーダンス制御は、制御パラメータとしてバネ定数K、ダンピング定数Cを用いて、当該関節の物理特性(弾性およびダンピング特性)がこれらの定数(K、C)に設定された物理特性(弾性およびダンピング特性)となるように実行される。なお、例えば図3において、電動モータ211~216とセンサ部221~226を接続する順序はあくまでも一例であり、この接続順に限らず他の接続順でも力制御を行うことが可能である。 This impedance control is elastic control that imparts elasticity to the response motion of the joint, for example, control that drives the hand position as if it were restrained by springs and dampers. This impedance control uses a spring constant K and a damping constant C as control parameters, and the physical characteristics (elasticity and damping characteristics) of the joint in question are set to these constants (K, C). ) is executed so that For example, in FIG. 3, the order of connecting the electric motors 211 to 216 and the sensor units 221 to 226 is merely an example, and force control can be performed not only in this connection order but also in other connection orders.

図5は、ロボットアーム200の動作を制御する位置制御モードの流れを示している。図示の制御手順は、CPU301の制御プログラムとして、上記のROM302や外部記憶装置322に格納しておく。 FIG. 5 shows the flow of the position control mode that controls the motion of the robot arm 200. As shown in FIG. The illustrated control procedure is stored in the ROM 302 or the external storage device 322 as a control program for the CPU 301 .

図5のステップS11では、例えば実際のロボット動作に先立ち、操作者が位置目標値を入力する。入力された位置目標値は位置指令値Prefとして位置教示データ502に記憶される。この位置目標値は、例えばロボットアーム200の手先などに配置された基準位置の作業空間におけるグローバル座標で表現される。そこで、ステップS12では、位置目標値生成部506がロボットモデル503に基づいて位置目標値を関節位置指令値qref1…6に変換する。この時、逆運動学演算によって、アームの手先などに配置された基準位置を実現する各関節の関節位置(関節角度)が求められる。 At step S11 in FIG. 5, the operator inputs a position target value, for example, prior to the actual robot operation. The input target position value is stored in the position teaching data 502 as the position command value P ref . This position target value is represented by global coordinates in the work space of a reference position placed at the tip of the robot arm 200, for example. Therefore, in step S12, the position target value generator 506 converts the position target values into joint position command values q ref1 . . . 6 based on the robot model 503 . At this time, the joint position (joint angle) of each joint that realizes the reference position arranged at the tip of the arm or the like is obtained by inverse kinematics calculation.

ステップS13では、位置制御部521~526が、関節角度q1…6が関節位置指令値qref1…6に倣うようモータトルク指令値τMPref1…6を生成する。なお、このとき、上述の通り、関節角度を示す信号としては関節角度の代わりに減速機(不図示)の入力側で検出したモータ角度を用いてもよい。ステップS14では、切り替え制御部511~516は、位置制御部521~526が位置制御により発生した指令値をモータトルク指令値τMFref1…6として各関節のモータ制御部531~536に出力する。 In step S13, the position control units 521 to 526 generate motor torque command values τ MPref1 . . . 6 so that the joint angles q 1 . At this time, as described above, the motor angle detected on the input side of the speed reducer (not shown) may be used instead of the joint angle as the signal indicating the joint angle. In step S14, the switching control units 511 to 516 output the command values generated by the position control by the position control units 521 to 526 to the motor control units 531 to 536 of the respective joints as the motor torque command values τ MFref1 .

以下、図5のステップS15、S16、S17、S18の処理は、それぞれ図4のステップS4、S5、S6、S8の処理と同等である。なお、S18の位置制御モードによる駆動の終了判定は、例えば、ロボットハンド252が把持しているワークが所定の組み付け位置に到達したか、などを検出することにより行う。以上のようにして、位置制御モードによって、ロボットアームの手先位置が所望の目標値となるよう制御することが可能である。 Thereafter, the processes of steps S15, S16, S17 and S18 in FIG. 5 are equivalent to the processes of steps S4, S5, S6 and S8 in FIG. 4, respectively. The determination of the end of driving in the position control mode in S18 is performed, for example, by detecting whether the workpiece gripped by the robot hand 252 has reached a predetermined assembly position. As described above, it is possible to control the hand position of the robot arm to a desired target value in the position control mode.

図4のステップS1~S8の力制御モードと、図5のステップS11~S18の位置制御モードと、は、切り替え制御部511~516により切り替えることができ、製造作業の進行に応じて、いずれか片方が選択される。あるいは、切り替え制御部511~516は、力制御モードと、位置制御モードと、をそれぞれ適当な重み付けを与えて組合せるよう構成されていてもよい。即ち、切り替え制御部511~516を、力制御によるモータトルク指令値τMFref1…6と、位置制御によるモータトルク指令値τMPref1…6と、を特定の重みで組合せ、モータトルク指令値τMref1…6を生成するよう構成する。 The force control mode in steps S1 to S8 in FIG. 4 and the position control mode in steps S11 to S18 in FIG. one is selected. Alternatively, the switching control units 511 to 516 may be configured to combine the force control mode and the position control mode with appropriate weighting. That is, the switching control units 511 to 516 combine motor torque command values τ MFref1 . . . 6 by force control and motor torque command values τ MPref1 . 6 .

次に、図11(A)、(B)および図12を参照して、外部入力装置400で実施可能なユーザーインターフェースの一例につき説明する。以下に示すユーザーインターフェース(GUI)を実施した外部入力装置400は、本実施形態のロボットシステムにおいて、ロボット制御に係るユーザ操作を受け付けるユーザーインターフェース装置(手段)を構成することになる。外部入力装置400は、いわゆるティーチングペンダントとして構成されていてもよく、また、PCなどを利用した制御端末であってもよい。 Next, with reference to FIGS. 11A, 11B and 12, an example of a user interface that can be implemented by the external input device 400 will be described. The external input device 400 that implements a user interface (GUI) described below constitutes a user interface device (means) that receives user operations related to robot control in the robot system of this embodiment. The external input device 400 may be configured as a so-called teaching pendant, or may be a control terminal using a PC or the like.

図11(A)、(B)は外部入力装置400が備える表示装置の表示画面700の一例を示している。この表示画面700は、例えばGUI構成であって、図示したボタンやメニューなどのメタファは、例えばマウスなどのポインティングデバイスや指によるクリックやタップによって有効化ないし選択操作できるよう構成することができる。ロボットアームの制御モードはボタン701によって選択する。ここでは、ボタン701は手動ボタンおよび自動ボタンの2つが配置されているが、自動/手動の設定をトグル選択するようなボタンであれば1つのボタンで構成してもよい。ボタン701が図示のような2ボタン構成であれば、いわゆるラジオボタン操作方式とし、自動/手動の設定を排他的に選択するよう構成する。例えば、自動ボタンを押した場合は手動から自動へモードが切り替わり、手動モードの方は無効化する。自動/手動モードのうち、手動モードはロボットアーム200の教示や、ロボットアーム200に近接して作業を行う際に選択される。この手動モードは外部入力装置400がティーチングペンダントなどの場合必須であるが、ロボットプログラミングのために用いられる制御端末であれば設けなくても良い可能性がある。また、自動モードはあらかじめ設定された動作を実行するモードであり、教示済みのロボット動作をロボットアーム200に再現させる場合に使用される。 11A and 11B show an example of the display screen 700 of the display device provided in the external input device 400. FIG. This display screen 700 is, for example, a GUI configuration, and metaphors such as illustrated buttons and menus can be configured to be enabled or selected by clicking or tapping with a pointing device such as a mouse or a finger, for example. The robot arm control mode is selected by button 701 . Here, two buttons, a manual button and an automatic button, are arranged as the button 701, but a single button may be used as long as the button toggles between automatic and manual settings. If the button 701 has a two-button structure as shown in the drawing, a so-called radio button operation method is adopted, and automatic/manual setting is exclusively selected. For example, pressing the auto button switches the mode from manual to auto, disabling the manual mode. Of the automatic/manual modes, the manual mode is selected when teaching the robot arm 200 or performing work in close proximity to the robot arm 200 . This manual mode is essential when the external input device 400 is a teaching pendant or the like, but may not be provided if the external input device 400 is a control terminal used for robot programming. Further, the automatic mode is a mode for executing a preset motion, and is used when the robot arm 200 reproduces a robot motion that has already been taught.

図11の例では、表示画面700には停止ボタン702が設けられている。この停止ボタン702は、実行中のロボットプログラムを例えば強制的に停止させるために用いられる。 In the example of FIG. 11, a stop button 702 is provided on the display screen 700 . This stop button 702 is used, for example, to forcibly stop the robot program being executed.

図11のGUIでは、停止ボタン702の操作などに応じてロボットアーム200を停止させる場合の停止制御モード(停止モード)をメニュー706を用いて選択できるようにしてある。メニュー706は、例えば、図11(B)のようにドロップダウンメニューとして構成することができる。この例では、メニュー706により選択可能な停止制御モードは、例えば、最短、軌道追従、衝撃緩和の3つの種類の停止制御モード(停止モード)のいずれかである。また、デフォルトの停止制御モードは、例えば最短距離ないし最短時間でロボットアーム200を停止させる最短停止モードとしておくことができる。 In the GUI of FIG. 11, a stop control mode (stop mode) for stopping the robot arm 200 in accordance with the operation of the stop button 702 or the like can be selected using a menu 706 . Menu 706 can be configured as a drop-down menu, for example, as shown in FIG. 11B. In this example, the stop control mode selectable by the menu 706 is, for example, one of three types of stop control modes (stop modes): shortest, trajectory following, and shock mitigation. Also, the default stop control mode can be a shortest stop mode that stops the robot arm 200 in the shortest distance or the shortest time, for example.

また、メニュー706から設定する以外に、動作プログラム内に停止モードを記載し、任意の動作区間で停止モードを個別に設定することも考えられる。例えば、この方式で、動作プログラム内に停止モードが記載されている場合は、動作プログラムの停止モード設定が外部入力装置400の設定より優先される。 In addition to setting from the menu 706, it is conceivable to describe the stop mode in the operation program and individually set the stop mode in an arbitrary operation section. For example, in this method, when the stop mode is described in the operation program, the stop mode setting of the operation program has priority over the setting of the external input device 400 .

動作プログラムは外部入力装置400から直接編集してもよい。ボタン707は不図示の編集モードに表示画面700を移行させるためのものである。また、ボタン708はロードないし選択されている動作プログラムを実行させ、ロボットアーム200を動作させるために用いられる。 The operating program may be edited directly from the external input device 400. FIG. A button 707 is for shifting the display screen 700 to an edit mode (not shown). A button 708 is used to execute a loaded or selected motion program to move the robot arm 200 .

さらに、図11のGUI画面では、インジケータ703、704、ステータス画面705が配置されている。インジケータ703、704は、それぞれサーボ状態、動作速度(%表示)の表示に用いられる。また、テキストボックスなどの構成を有するステータス画面705を用いて、ログ情報や、エラー、警告メッセージなどの文字列で表現された各種ステータスを表示させることができる。 Furthermore, indicators 703 and 704 and a status screen 705 are arranged on the GUI screen of FIG. Indicators 703 and 704 are used to display the servo status and operating speed (in %), respectively. Various statuses represented by character strings such as log information, error messages, and warning messages can be displayed using the status screen 705 having a configuration such as a text box.

図12は動作プログラムに基づきロボットアーム200を動作させている場合に、図11の表示画面700により選択されている停止制御モード(停止モード)に応じて行なわれる停止制御の一例を示している。 FIG. 12 shows an example of stop control performed according to the stop control mode (stop mode) selected on the display screen 700 of FIG. 11 when the robot arm 200 is operated based on the operation program.

ロボットアーム200を自動運転させるには、例えば図11に示したユーザーインターフェースのボタン701で自動モードを指定し、ロボットアームの制御モードを自動モードにする。また、ユーザーインターフェースに設けた適当な起動ボタン(不図示)を押下(S41:図12)すると、CPU301は動作プログラムなどの各種プログラムを読み込み(S42)、ロボットを起動状態に移行させる。その後、起動状態において、ボタン708例えば図11に示したユーザーインターフェースのボタン708(実行ボタン)を操作する(S43)ことにより、ロボットアーム200が設定されたロボットプログラムに従って自動運転を開始する。 To automatically operate the robot arm 200, for example, the automatic mode is designated by the button 701 of the user interface shown in FIG. 11, and the control mode of the robot arm is set to the automatic mode. Also, when an appropriate start button (not shown) provided on the user interface is pressed (S41: FIG. 12), the CPU 301 reads various programs such as an operation program (S42) and shifts the robot to the start state. After that, in the activation state, by operating the button 708, for example, the button 708 (execution button) of the user interface shown in FIG. 11 (S43), the robot arm 200 starts automatic operation according to the set robot program.

この自動運転において、CPU301は1つの教示点から次の教示点への軌道を生成し(S44)、ロボットアーム200に実行させる。この教示点から次の教示点までの1軌道の自動運転では、電動モータ211~216の現在値情報と目標値情報から軌道計算を行う。そして、停止信号が入力されていない場合は電動モータ211~216へ指令値を出力し(S46)、目標指令値に到達(S47)するまで教示軌道に基づき動作点の補間を行う。また、1軌道の自動運転のループでは、図11のユーザーインターフェースの停止ボタン702(あるいはプラントの上位制御装置420:図1)などから停止信号が入力されたか否かを随時、判定する(S45:停止信号検出工程)。 In this automatic operation, the CPU 301 generates a trajectory from one teaching point to the next teaching point (S44) and causes the robot arm 200 to execute it. In the automatic operation of one trajectory from this teaching point to the next teaching point, the trajectory is calculated from the current value information and target value information of the electric motors 211-216. If no stop signal is input, command values are output to the electric motors 211 to 216 (S46), and the operation point is interpolated based on the teaching trajectory until the target command value is reached (S47). In addition, in the automatic operation loop of one track, it is determined at any time whether a stop signal has been input from the stop button 702 of the user interface of FIG. 11 (or the host controller 420 of the plant: FIG. stop signal detection step).

停止信号が入力(S45)された場合、CPU301はステップS48、S52、S57で外部入力装置400を用いて事前に設定された現在の停止モード(停止制御モード)を判定し、停止モードに応じた停止処理を行う。停止モードが“最短”モードの場合(S48)は、電動モータ211~216の各々を各関節ごとに定められた所定の最大減速度で減速、停止させるよう指令値を出力する(S49)。この最大減速度は、例えば、当該関節について、採用されている機構の構造、仕様などに応じて、機構上定められている値である。なお、ロボット装置では、通常、このような機構上の制限値は、減速度(速度)のみならず、加速度、加加速度などに関しても制限値が設けられている。従ってこの“最短”モードの最短停止では、減速度(速度)のみならず、機構上定められている他の所定の制約条件を超過しないよう制御を行う。その後、ロボットアーム200が停止(S50)したら、その関節に配置されているブレーキ(不図示)をブレーキロック状態とし(S51)、アームに停止時の位置姿勢を保持させ、処理を終了する。 When the stop signal is input (S45), the CPU 301 determines the current stop mode (stop control mode) previously set using the external input device 400 in steps S48, S52, and S57, and determines the current stop mode (stop control mode) according to the stop mode. Perform stop processing. When the stop mode is the "shortest" mode (S48), a command value is output to decelerate and stop each of the electric motors 211 to 216 at a predetermined maximum deceleration determined for each joint (S49). This maximum deceleration is, for example, a value mechanically determined according to the structure, specifications, etc. of the mechanism employed for the joint. In a robot apparatus, such mechanical limit values are usually set not only for deceleration (velocity) but also for acceleration, jerk, and the like. Therefore, in the shortest stop of this "shortest" mode, control is performed so that not only deceleration (speed) but also other predetermined constraint conditions determined on the mechanism are not exceeded. After that, when the robot arm 200 stops (S50), the brake (not shown) arranged at the joint is brought into the brake lock state (S51), the arm is made to hold the position and posture at the time of stopping, and the process ends.

この“最短”停止モード(S48~S51)では最短時間もしくは最短距離で停止することができる。ただし、ロボットアーム200の慣性等によりオーバーシュートが生じる上にアームの軌道を考慮していないため、教示した軌道外にロボットアーム200が出てしまい、周辺のワークや装置との干渉が発生する恐れがある。 In this "shortest" stop mode (S48-S51), it is possible to stop in the shortest time or the shortest distance. However, since overshoot occurs due to the inertia of the robot arm 200 and the trajectory of the arm is not considered, the robot arm 200 may come out of the taught trajectory and interfere with surrounding workpieces and devices. There is

また、停止モードが“軌道追従”モードの場合(S52)は、現在値から停止処理を行った際に加減速変化が一定以下となるよう制限しつつ、予め教示された教示軌道を追従できる位置を目標値に再設定(S53)しつつロボットアーム200を停止させる。この停止モードでも、電動モータ211~216への指令値の出力(S54)、アーム停止(S55)後のブレーキロック(S56)は上記と同様である。“軌道追従”モードの場合、教示時の軌道を維持する制御を行うため、教示時と周囲の状況が同じであればワークや他の物体との干渉は発生しない。ただし“最短”モードと比べ停止時間および停止距離が長くなる可能性がある。 In addition, when the stop mode is the "trajectory following" mode (S52), when the stopping process is performed from the current value, the change in acceleration/deceleration is restricted to a certain value or less, and the previously taught teaching trajectory can be followed. is reset to the target value (S53), and the robot arm 200 is stopped. Even in this stop mode, the output of command values to the electric motors 211 to 216 (S54) and the brake lock (S56) after stopping the arm (S55) are the same as described above. In the "trajectory following" mode, control is performed to maintain the trajectory during teaching, so interference with the workpiece or other objects will not occur if the surrounding conditions are the same as during teaching. However, stopping times and distances may be longer compared to "shortest" mode.

また、停止制御モードが“衝撃緩和”モードの場合の停止制御は、例えば図6に示すように実行される。図6は、“衝撃緩和”モードによりロボットアームを停止させる制御手順を示している。図示の制御手順は、CPU301の制御プログラムとして、上記のROM302や外部記憶装置322に格納しておく。 Further, the stop control when the stop control mode is the "impact mitigation" mode is executed as shown in FIG. 6, for example. FIG. 6 shows the control procedure for stopping the robot arm in the "shock mitigation" mode. The illustrated control procedure is stored in the ROM 302 or the external storage device 322 as a control program for the CPU 301 .

図6において、ステップS2~S8の力制御と、S11~S18の位置制御の各ステップ(工程)は、それぞれ図4および図5で説明したものと同じであるから、以下では詳細な説明は省略する。本実施形態の“衝撃緩和”モードでは、位置制御中、例えば教示点~教示点の1軌道中、ワークに向かって移動中の位置制御モードで停止信号が入力された場合、停止制御では力制御を有効にして、衝撃緩和を行う。 In FIG. 6, each step (process) of force control in steps S2 to S8 and position control in steps S11 to S18 are the same as those described in FIGS. 4 and 5, respectively, so detailed description is omitted below. do. In the "impact relaxation" mode of this embodiment, when a stop signal is input during position control, for example, during one trajectory from a teaching point to a teaching point while moving toward a workpiece, force control is performed during stop control. to enable impact mitigation.

図6のステップS19では、図11のユーザーインターフェース700の停止ボタン702(あるいはプラントの上位制御装置420)などによって、停止信号が入力された否かを判定する(停止信号検出工程)。停止ボタン702は、突発的な事象によって、非常停止のために操作される。また、停止信号を上位制御装置420(図1)が発生する場合は、プラントに配置された他の装置のエラー・ステータス信号に基づき上位制御装置が発生するか、他の装置のエラー・ステータスから直接、停止信号が生成されてもよい。また、停止信号はロボット制御装置300やロボットアーム200内部のステータス異常、設定制限オーバーになどによって発生してもよい。ステップS19で停止信号が発生していない場合は、ステップS13~S18の位置制御モードによるロボット制御ループが進行する。 In step S19 of FIG. 6, it is determined whether or not a stop signal has been input by the stop button 702 of the user interface 700 of FIG. 11 (or the host controller 420 of the plant) (stop signal detection step). A stop button 702 is operated for an emergency stop by a sudden event. In addition, when the host controller 420 (FIG. 1) generates the stop signal, the host controller generates it based on the error status signal of another device arranged in the plant, or from the error status of the other device. A stop signal may be generated directly. Also, the stop signal may be generated due to a status abnormality inside the robot control device 300 or the robot arm 200, exceeding a set limit, or the like. If no stop signal is generated in step S19, the robot control loop in the position control mode of steps S13 to S18 proceeds.

ステップS19において、停止信号が入力されている場合には、ステップS20に進み、ロボットアーム200やロボットハンド252が他装置・ワークに接触していないか判定する。この判定には、例えばロボットアーム200の手先にかかる力Fを検出する力センサ(不図示)を用いることができる。また、モータの電流、ロボット手先や、ワークや他の装置の側に設置された力センサ値などに基づいて、閾値を超えているか判定することにより、接触を検出してもよい。 If the stop signal is input in step S19, the process advances to step S20 to determine whether the robot arm 200 or robot hand 252 is in contact with another device/work. For this determination, for example, a force sensor (not shown) that detects the force F applied to the tip of the robot arm 200 can be used. Contact may also be detected by determining whether the threshold is exceeded based on the current of the motor, the hand of the robot, or the value of a force sensor installed on the side of the workpiece or other device.

ステップS20で接触が検出されていなければ力制御(S2~S8)を有効にしてロボットアーム200を制御する。これにより、ロボットアーム200は進行中の軌道の終点の目標位置(S11で設定されている)に向かって力制御によってアプローチするよう制御される。一方、ステップS20で接触を検出している場合は、接触した接触位置Pを記憶する(S21)。ここで接触位置Pnのサフィックスnは接触の回数で、CPU301のレジスタやRAM303上に配置されたカウンタなどを用いて接触する毎にインクリメントされる。 If no contact is detected in step S20, the robot arm 200 is controlled with the force control (S2-S8) enabled. As a result, the robot arm 200 is controlled to approach the target position (set in S11) of the end point of the current trajectory by force control. On the other hand, when contact is detected in step S20, the contact position P of contact is stored (S21). Here, the suffix n of the contact position Pn is the number of contact times, and is incremented each time contact is made using a register of the CPU 301 or a counter arranged on the RAM 303 .

ステップS22ではロボットアーム200の接触が1回目かどうか判定する。接触した回数が1の場合(n=1)には、ステップS23において、前記力制御部505のバネ定数Kを上げる。これにより手先位置が位置目標値から乖離しても不要な力を生ずることなく停止することができる。 In step S22, it is determined whether or not the contact of the robot arm 200 is the first time. When the number of times of contact is 1 (n=1), the spring constant K of the force control section 505 is increased in step S23. As a result, even if the hand position deviates from the position target value, the hand can be stopped without generating unnecessary force.

さらに、接触した回数が2以上の場合(n≧2)には、ステップS24において接触点(接触位置)の中心で停止させるよう制御する。この接触点(接触位置)の中心(中間)に設定する位置目標値は、例えば接触位置Pn(n=1、2…k)の重心とする。このように、接触位置Pn(n=1、2…k)の重心であれば、必ず実際に接触を生じた各接触点の間の位置である。従って、その位置では他の物体と干渉を生じる確率は極めて低いと考えてよい。接触位置Pn(n=1、2…k)の重心の座標は、例えば次式によって求めることができる。 Furthermore, when the number of times of contact is 2 or more (n≧2), control is performed to stop at the center of the contact point (contact position) in step S24. The position target value set at the center (middle) of the contact point (contact position) is, for example, the center of gravity of the contact position Pn (n=1, 2, . . . k). Thus, the center of gravity of the contact position Pn (n=1, 2, . Therefore, it can be considered that the probability of interference with other objects at that position is extremely low. The coordinates of the center of gravity of the contact position Pn (n=1, 2, . . . k) can be obtained by the following equation, for example.

Figure 0007327991000001
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ステップS25では、以上のようにして接触点の中心(中間)に設定した位置目標の位置でロボットアーム200を停止させるよう、接触1回目で上げたバネ定数を元の値に戻す。このバネ定数の復元により、力制御モードにおけるインピーダンス制御の位置目標値に近づく機能が働くようになる。 In step S25, the spring constant raised at the first contact is returned to the original value so that the robot arm 200 is stopped at the target position set at the center (middle) of the contact point as described above. By restoring the spring constant, the function of approaching the position target value of the impedance control in the force control mode works.

以下では、上記のような本実施形態の衝撃緩和モードにおけるロボットアーム200の動作を図7~図10を用いて詳細に説明する。 The operation of the robot arm 200 in the impact relaxation mode of this embodiment as described above will be described in detail below with reference to FIGS. 7 to 10. FIG.

図7(A)は、ロボット装置100が、ハンドによって把持しているワークW1をワークW2の凹部に挿入する工程の様子を示している。同図においては、この工程で、ワークW1をワークW2の凹部に挿入するワークの軌道を破線で示してある。多関節ロボットであるロボット装置100が、図示のようにワークW1をほぼ直線的に動作させるには各関節軸を同時に制御する必要がある。また、ロボットアームの最大リーチ長近傍の姿勢では、特に各関節の可動範囲の制約もあるため、さらに直線動作の制御が困難になる。そのため、目標軌道に対して実際のワークの軌道がズレてしまう可能性がある。また、直前の動作の影響(残留振動など)を受け目標軌道に対して実際のワークの軌道がズレることも考えられる。例えば、図7(B)の例では、上記のような各関節の可動範囲の制約や振動の影響で、ワークW1がワークW2の凹部内の本来の挿入位置姿勢からズレを生じている。 FIG. 7A shows how the robot device 100 inserts the workpiece W1 gripped by the hand into the concave portion of the workpiece W2. In this figure, the trajectory of the workpiece for inserting the workpiece W1 into the recess of the workpiece W2 is indicated by a broken line. In order for the robot device 100, which is an articulated robot, to move the workpiece W1 substantially linearly as shown, it is necessary to control each joint axis simultaneously. In addition, in a posture near the maximum reach length of the robot arm, the control of the linear motion becomes even more difficult due to restrictions on the movable range of each joint. Therefore, the actual trajectory of the workpiece may deviate from the target trajectory. Also, it is conceivable that the actual trajectory of the workpiece deviates from the target trajectory due to the influence of the previous operation (residual vibration, etc.). For example, in the example of FIG. 7B, the workpiece W1 is displaced from the original insertion position and posture in the concave portion of the workpiece W2 due to the restrictions on the movable range of each joint and the effects of vibration as described above.

上記のような事情で、従来の教示軌道に沿った減速停止では、残留振動や制御の応答性によって本来は接触しない動作だったとしても、図8に示すように組み付け先のワークW3にワークW1を接触(衝突させてしまう)場合がある。即ち、停止信号(停止指令)によって図8の星印で示すような一点鎖線の教示軌道O2上の位置に位置目標値D1を再設定した場合でも、停止指令入力時の状況によっては、実際にはワークW1がO1のような軌道を取り、接触が発生する可能性がある。図8のように位置制御中に停止した場合は、ワークW1、W3の接触により発生した接触力は停止後も解消されず、接触点TPを介して把持しているワークやロボット装置に過負荷が掛かり続ける。 Due to the circumstances described above, in the conventional deceleration stop along the teaching trajectory, even if the operation should not be in contact due to residual vibration or control response, as shown in FIG. may contact (collide). That is, even if the position target value D1 is reset to a position on the teaching trajectory O2 indicated by the one-dot chain line indicated by the star in FIG. , the workpiece W1 may take a trajectory similar to that of O1 and contact may occur. When the robot stops during position control as shown in FIG. 8, the contact force generated by the contact between the workpieces W1 and W3 is not eliminated even after the workpieces W1 and W3 are stopped, and the gripped workpiece and the robot device are overloaded via the contact point TP. continues to hang.

これに対して、本実施形態では、停止信号が入力された時、停止制御モードに移行すると、ロボットに掛かる力を検出して動作する力制御モードを有効化する。上記のように、力検出などにより接触を検出した場合、その接触位置Pnを記憶すると同時に接触回数nが1回であれば力制御のパラメータであるインピーダンス制御のバネ定数(仮想的な弾性係数)を上げる。これによりロボットアーム200の各関節の仮想的な弾性を増大させ、位置目標値に向かおう(戻ろう)とする力を低減し、接触によって発生する力を緩和することができる。 On the other hand, in this embodiment, when a stop signal is input and the robot shifts to the stop control mode, the force control mode in which the force applied to the robot is detected and operated is activated. As described above, when contact is detected by force detection or the like, the contact position Pn is stored, and at the same time, if the number of contacts n is 1, the spring constant (virtual elastic coefficient) of impedance control, which is a parameter of force control, is stored. Raise As a result, the virtual elasticity of each joint of the robot arm 200 can be increased, the force to move toward (return to) the position target value can be reduced, and the force generated by contact can be alleviated.

さらに、本実施形態の衝撃緩和モードの制御では、例えば関節の弾性的な応答によって生じる複数の接触点の中間の他の物体との接触の可能性の極めて低い位置を位置目標値に再設定する。例えば図9に示すように、停止制御モードにおいて、ワークW1がワークW4、W5に対して接触したとする。この場合、ワークW4に対する1回目の接触(P4)で関節のバネ定数(仮想的な弾性係数)が増大され、ロボット関節の弾性的な運動によってワークW5に対して2回目の接触(P5)が生じる。この場合、1回目、2回目の接触点の重心Gに位置目標値を再設定する。これにより、ワークW1は軌道O7を通り、上記の重心Gに至る経路で2つの接触点の間の空間の他の物体との接触の可能性の極めて低い位置を位置目標として操作されることになる。なお、図7~図10では、ワークW1の位置(黒丸)は、ワークW1の重心や幾何学的な中心に相当するが、演算上はロボットアーム200のハンド中心などの他の基準位置を用いて接触点や目標位置の座標を計算してもよい。また、上記のようにして再設定された軌道O7の動作では、なお1回目の接触で増大させた関節のインピーダンス制御におけるバネ定数(仮想的な弾性係数)を元の値に戻す。これにより確実に再設定された停止位置目標にワークを移動させることができる。 Furthermore, in the control of the impact relaxation mode of the present embodiment, for example, a position between a plurality of contact points generated by the elastic response of the joint and having an extremely low possibility of contact with another object is reset as the position target value. . For example, as shown in FIG. 9, it is assumed that work W1 comes into contact with works W4 and W5 in the stop control mode. In this case, the first contact (P4) with the workpiece W4 increases the spring constant (virtual elastic modulus) of the joint, and the elastic motion of the robot joint causes the second contact (P5) with the workpiece W5. occur. In this case, the position target value is reset to the center of gravity G of the first and second contact points. As a result, the workpiece W1 passes through the trajectory O7 and is operated with a position target at a position in the space between the two contact points where the possibility of contact with another object on the route to the center of gravity G is extremely low. Become. 7 to 10, the position (black circle) of the work W1 corresponds to the center of gravity or the geometric center of the work W1, but for calculation, other reference positions such as the hand center of the robot arm 200 are used. may be used to calculate the coordinates of the contact point or target position. Further, in the operation of the trajectory O7 reset as described above, the spring constant (virtual elastic modulus) in the impedance control of the joint, which was increased by the first contact, is returned to the original value. As a result, the workpiece can be reliably moved to the reset stop position target.

なお、図6の例では、複数回接触を2回目までしか考慮していないが、それより多い複数回接触した場合についてそれぞれ異なる制御を行うようにしてもよい。1回目の接触、2回目の接触、…n回目の接触が発生した場合、n回目の接触のみを考慮して前述した力制御を行うことで接触力を低減しても良い。 In the example of FIG. 6, only the second contact is taken into account, but different control may be performed in the case of a larger number of contacts. When the first contact, the second contact, .

また、ロボットアーム200の関節の弾性を増大させた時に生じる複数回の他の物体との接触には、図10(A)、(B)などに示すようなケースも考えられる。図10(A)では、ワークW1はワークW6の凹部内に向かう軌道O6の途中で、凹部外周と1回目の接触を生じ、凹部底部と2回目の接触を生じている。また、図10(B)では、ワークW1はワークW7の平板状の上面で1回目と2回目の接触を生じている。これら図10(A)、(B)のいずれの場合も、同一方向に接触力が発生している。このような接触態様では、重心Gに停止位置目標を再設定しても、ワークW6、W7への再接触の回避を保証できない可能性がある。即ち、図10(A)、(B)に示すように同一方向に接触力が発生している場合には、単純に接触点の重心を位置目標値に設定しても接触力の低減が望めない。 In addition, cases such as those shown in FIGS. 10A and 10B are conceivable for multiple contacts with other objects that occur when the elasticity of the joints of the robot arm 200 is increased. In FIG. 10(A), the workpiece W1 contacts the outer periphery of the recess for the first time and contacts the bottom of the recess for the second time in the middle of the trajectory O6 toward the interior of the recess of the workpiece W6. In FIG. 10B, the work W1 is in first and second contact with the flat upper surface of the work W7. In both cases of FIGS. 10A and 10B, contact forces are generated in the same direction. In such a contact mode, even if the stop position target is reset to the center of gravity G, there is a possibility that avoidance of recontact with the works W6 and W7 cannot be guaranteed. That is, when the contact force is generated in the same direction as shown in FIGS. 10A and 10B, the contact force cannot be reduced even if the center of gravity of the contact point is simply set as the position target value. do not have.

そこで、複数の接触点での発生する反力の方向を判定し、複数の接触点での接触による生じる反力の方向がほぼ同一方向である場合は、複数の接触点の重心の位置から接触反力の方向に移動させる制御を行ってもよい。例えば、図10(A)、(B)に示すように、停止位置目標D2、D3は、複数の接触点の重心の位置を基準として発生した力の方向に予め設定した所定距離だけ移動した位置に取る制御を行う。このような停止位置目標D2、D3の再々設定制御を行うことにより、接触点の間の空間の他の物体との接触の可能性の極めて低い位置を位置目標として停止制御を行うことができる。 Therefore, the direction of the reaction force generated at a plurality of contact points is determined, and if the direction of the reaction force generated by contact at a plurality of contact points is almost the same direction, contact is made from the position of the center of gravity of the plurality of contact points. Control may be performed to move in the direction of the reaction force. For example, as shown in FIGS. 10A and 10B, the target stop positions D2 and D3 are positions moved by a predetermined distance in the direction of the force generated with reference to the positions of the centers of gravity of the plurality of contact points. take control. By performing such re-setting control of the stop position targets D2 and D3, stop control can be performed with a position target in the space between the contact points where the possibility of contact with another object is extremely low.

また、ロボットアーム200が把持しているワークW1が組付対象物に噛み込む停止動作となる可能性もある。例えば算出した位置目標値に、設定したバネ定数(仮想弾性係数)で動作させようとしたが動かない場合、ロボットアームの手先にかかる力が力目標値に到達しないことが考えられる。このようなケースを考慮して、一定時間が経過してもトルクセンサ541~546から得られる力の情報が力目標値に到達しない場合、位置目標値を接触点がカウントされる時点より前(過去)の動作軌道上に再設定する制御を行う。その場合、力目標値が得られるまで、到達するまで位置目標値を繰り返し前(過去)に遡って再設定してもよい。 Moreover, there is a possibility that the workpiece W1 gripped by the robot arm 200 will be stopped by biting into the object to be assembled. For example, if an attempt is made to operate with a set spring constant (virtual elastic modulus) at the calculated target position value, but the robot arm does not move, it is conceivable that the force applied to the tip of the robot arm does not reach the target force value. Considering such a case, if the force information obtained from the torque sensors 541 to 546 does not reach the force target value even after a certain period of time has passed, the position target value is set before the contact point is counted ( (past) operation trajectory. In that case, until the target force value is obtained, the position target value may be repeatedly set backward (in the past) and reset.

以上、説明したように、本実施形態によれば、位置制御モード中に停止信号が入力(受信)された場合、その停止制御モードでは力制御モード(インピーダンス制御)を有効にする。これにより、他の物体との接触が生じる場合でも、ロボット装置の弾性的な応答によって、ワーク、ロボット装置、作業環境中の他の物体を損うことなく、ロボット装置を停止させることができる。また、複数回、ロボット装置が他の物体と接触する状況においても、その中心点で停止させるよう位置目標を再設定することにより、ロボット装置を確実に他の物体と接触の生じないよう停止させることができる。また、ロボット装置の復旧動作を容易に行うことができる。 As described above, according to the present embodiment, when the stop signal is input (received) during the position control mode, the force control mode (impedance control) is enabled in that stop control mode. Thereby, even if contact with another object occurs, the elastic response of the robot device can stop the robot device without damaging the workpiece, the robot device, or other objects in the working environment. In addition, even when the robot device contacts another object multiple times, by resetting the position target so as to stop at the center point, the robot device can be reliably stopped without contacting the other object. be able to. Also, the recovery operation of the robot device can be easily performed.

なお、ロボットアーム200が6つの関節を有する6関節ロボットである場合を説明したが、関節の数はこれに限定されるものではない。関節の駆動方向は、回転方向の駆動だけに限らず、直動方向の駆動(伸縮駆動)も含まれる。また、以上では、ロボット関節の駆動源としてサーボモータ201~206を示したが、関節の駆動源はサーボモータ201~206に限らず、例えば人工筋肉などであってもよい。また、上述した種々の実施形態は、制御装置に設けられる記憶装置の情報に基づき、伸縮、屈伸、上下移動、左右移動もしくは旋回の動作またはこれらの複合動作を自動的に行うことができる機械に適用可能である。 Although the case where the robot arm 200 is a 6-joint robot having 6 joints has been described, the number of joints is not limited to this. The driving direction of the joints is not limited to rotational driving, but includes linear driving (extension/contraction driving). Further, although the servo motors 201 to 206 are shown as the driving sources of the robot joints in the above description, the driving sources of the joints are not limited to the servo motors 201 to 206, and may be, for example, artificial muscles. Further, the various embodiments described above are applied to a machine that can automatically perform stretching, bending, stretching, vertical movement, horizontal movement, turning, or a combination of these operations based on the information in the storage device provided in the control device. Applicable.

本発明は、上述の実施例の1以上の機能を実現するプログラムをネットワーク又は記憶媒体を介してシステムまたは装置に供給しそのシステムまたは装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現できる。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。 The present invention provides a program that implements one or more functions of the above embodiments to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. But it can be done. It can also be implemented by a circuit (for example, ASIC) that implements one or more functions.

100…ロボット装置、200…ロボットアーム、221~226…センサ部(位置・トルク)、300…ロボット制御装置(コンピュータ)、302…記憶部、J1~J6…関節、501…力教示データ、502…位置教示データ、503…ロボットモデル、504…力検出部、505…力制御部、506…位置目標値生成部、511~516…切り替え制御部、521~526…位置制御部、531~536…モータ制御部、541~546…トルクセンサ、551~556…位置センサ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Robot apparatus 200... Robot arm 221-226... Sensor part (position and torque) 300... Robot control apparatus (computer) 302... Storage part J1-J6... Joint 501... Force teaching data 502... Position teaching data 503 Robot model 504 Force detector 505 Force controller 506 Position target value generator 511 to 516 Switch controller 521 to 526 Position controller 531 to 536 Motor Control unit 541 to 546...Torque sensors 551 to 556...Position sensors.

Claims (29)

所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、制御装置と、を備えたロボットシステムの制御方法であって、
前記制御装置が、
記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なようにする、
ことを特徴とする制御方法。
Control of a robot system including a robot having a predetermined part, a first sensor that acquires information about the position of the predetermined part, a second sensor that acquires information about the force applied to the predetermined part, and a control device a method,
The control device
When stopping the robot, a first mode uses position control based on the first sensor to stop the robot , and a second mode uses force control based on the second sensor to stop the robot. allowing the first mode or the second mode to be selectable by a user;
A control method characterized by:
請求項1に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
表示部に、前記第1モードと前記第2モードを前記ユーザにより選択可能なように表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 1,
The control device is
displaying the first mode and the second mode on the display unit so that the user can select the mode;
A control method characterized by:
請求項1または2に記載の制御方法において、
前記第1モードは、前記ロボットの機構上の制約に基づいて停止時間または停止距離が短くなるように停止させる制御と、前記位置制御を実行する際に設定された軌道を維持して停止させる制御、の少なくとも1つを有している、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 1 or 2,
The first mode includes control to stop the robot so that the stop time or the stop distance is shortened based on mechanical constraints of the robot, and control to stop the robot while maintaining the trajectory set when the position control is executed. has at least one of
A control method characterized by:
請求項1から3のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記第2モードは、前記所定部位にかかる前記力を減少させて停止させる、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 1 to 3,
The second mode reduces and stops the force applied to the predetermined portion.
A control method characterized by:
請求項1から4のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記第2モードにより前記ロボットを停止させる場合に、前記第2センサに基づき前記所定部位と物体との接触の回数が2以上であると判定した場合、前記接触における接触位置の間の位置に前記所定部位が位置するように停止させる、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 1 to 4,
The control device is
When the robot is stopped in the second mode and the second sensor determines that the number of times of contact between the predetermined portion and the object is two or more, the Stop so that the predetermined part is located,
A control method characterized by:
請求項1から4のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記第2モードにより前記ロボットを停止させる場合に、前記第2センサに基づき前記所定部位と物体との接触の回数が2以上であると判定した場合、前記接触における接触位置の間の位置から前記接触において前記第2センサに基づき取得された前記物体からの反力の方向に前記所定部位を所定量移動させて停止させる、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 1 to 4,
The control device is
When the robot is stopped in the second mode, if it is determined based on the second sensor that the number of times of contact between the predetermined portion and the object is two or more, the moving the predetermined portion by a predetermined amount in the direction of the reaction force from the object acquired based on the second sensor at the time of contact, and then stopping;
A control method characterized by:
請求項6に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記接触位置における前記反力の方向が略同一の場合、前記接触位置の間の位置から前記接触において前記第2センサに基づき取得された前記物体からの前記反力の方向に前記所定部位を前記所定量移動させて停止させる、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 6,
The control device is
When the direction of the reaction force at the contact positions is substantially the same, the predetermined portion is moved from a position between the contact positions in the direction of the reaction force from the object acquired based on the second sensor at the contact. Move a predetermined amount and stop
A control method characterized by:
請求項5から7のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記接触位置の間における前記位置は、前記接触位置の間の重心である、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 5 to 7,
the position between the contact positions is the center of gravity between the contact positions;
A control method characterized by:
請求項1から8のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記力制御を実行する際に用いるパラメータである、前記ロボットに設定された仮想的な弾性係数を制御して前記第2モードを実行する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 1 to 8,
The control device is
executing the second mode by controlling a virtual elastic modulus set for the robot, which is a parameter used when executing the force control;
A control method characterized by:
請求項1から9のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記制御装置が、
前記第1モードまたは前記第2モードを前記位置制御における動作区間において所定区間に個別に設定できるようにする、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 1 to 9,
The control device
enabling the first mode or the second mode to be individually set in a predetermined section in the operation section in the position control;
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記表示部に、前記ロボットの状態を表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The control device is
displaying the state of the robot on the display unit;
A control method characterized by:
請求項11に記載の制御方法において、
前記ロボットの状態は、サーボ状態、動作速度の少なくとも1つが表示される、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 11,
At least one of a servo state and an operating speed is displayed as the state of the robot.
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記表示部に、前記第1モードと前記第2モードとをドロップダウンメニューを用いて表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The control device is
displaying the first mode and the second mode on the display unit using a drop-down menu;
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記表示部に、前記ロボットの動作プログラムを前記ユーザに編集可能なように表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The control device is
displaying an operation program of the robot on the display unit so that the user can edit it;
A control method characterized by:
請求項14に記載の制御方法において、
前記動作プログラムを編集することで、前記第1モードまたは前記第2モードを前記位置制御における動作区間において所定区間に個別に設定できる、
ことを特徴とする制御方法。
The control method according to claim 14,
By editing the operation program, the first mode or the second mode can be individually set in a predetermined section in the operation section in the position control.
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記表示部に、前記ロボットに関する情報をテキストで表示するテキスト画面を表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The control device is
displaying a text screen that displays information about the robot in text on the display unit;
A control method characterized by:
請求項16に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記テキスト画面に、前記ロボットに関するログ情報、前記ロボットに関するエラー情報、前記ロボットに関する警告情報、の少なくとも1つを表示する、
ことを特徴とする制御方法。
17. The control method of claim 16,
The control device is
displaying at least one of log information about the robot, error information about the robot, and warning information about the robot on the text screen;
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記表示部に、第1モード、第2モードの内、どのモードが選択されているのかを表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The control device is
displaying which mode is selected from the first mode and the second mode on the display unit;
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記制御装置は、
前記表示部に、前記ロボットを停止させる停止ボタンを表示する、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The control device is
displaying a stop button for stopping the robot on the display unit;
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法は、
前記制御装置は、
前記表示部に、前記ロボットに設定された動作を実行させる自動モードと、前記ロボットに動作の教示を行う手動モードと、を前記ユーザにより選択可能なように表示する、
ことを特徴とする制御方法。
The control method according to claim 2,
The control device is
displaying, on the display unit, an automatic mode in which the robot executes a set action and a manual mode in which the robot is taught the action so that the user can select;
A control method characterized by:
請求項2に記載の制御方法において、
前記表示部は、前記制御装置に接続される外部入力装置に設けられている、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to claim 2,
The display unit is provided in an external input device connected to the control device,
A control method characterized by:
請求項1から21のいずれか1項に記載の制御方法において、
前記ロボットは前記所定部位を動作させるための関節を有しており、
前記第1センサは前記関節の角度に関する情報を取得するエンコーダであり、前記第2センサは前記関節にかかるトルクに関する情報を取得するトルクセンサである、
ことを特徴とする制御方法。
In the control method according to any one of claims 1 to 21,
The robot has joints for operating the predetermined parts,
The first sensor is an encoder that acquires information regarding the angle of the joint, and the second sensor is a torque sensor that acquires information regarding the torque applied to the joint.
A control method characterized by:
請求項1から22のいずれか1項に記載の制御方法において、 In the control method according to any one of claims 1 to 22,
前記制御装置が、 The control device
前記位置制御を実行している際に前記ロボットを停止させる場合に、前記第1モードまたは前記第2モードを実行する、 executing the first mode or the second mode when the robot is stopped while the position control is being executed;
ことを特徴とする制御方法。 A control method characterized by:
所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、制御装置と、を備えたロボットシステムであって、
前記制御装置が、
記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なようにする、
ことを特徴とするロボットシステム。
A robot system comprising: a robot having a predetermined portion; a first sensor that acquires information about the position of the predetermined portion; a second sensor that obtains information about the force applied to the predetermined portion; and a controller. hand,
The control device
When stopping the robot, a first mode uses position control based on the first sensor to stop the robot , and a second mode uses force control based on the second sensor to stop the robot. allowing the first mode or the second mode to be selectable by a user;
A robot system characterized by:
請求項2に記載のロボットシステムを用いて物品の製造を行うことを特徴とする物品の製造方法。 25. A method of manufacturing an article, wherein the article is manufactured using the robot system according to claim 24 . 所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、を備えたロボットシステムに指令を行う入力装置であって、
前記入力装置は、
記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なように表示部に表示する、
ことを特徴とする入力装置。
An input device for issuing a command to a robot system comprising a robot having a predetermined part, a first sensor for acquiring information about the position of the predetermined part, and a second sensor for obtaining information about the force applied to the predetermined part. and
The input device is
When stopping the robot, a first mode uses position control based on the first sensor to stop the robot , and a second mode uses force control based on the second sensor to stop the robot. and displaying the first mode or the second mode on the display unit so that the user can select the mode.
An input device characterized by:
所定部位を有したロボットと、前記所定部位の位置に関する情報を取得する第1センサと、前記所定部位にかかる力に関する情報を取得する第2センサと、を備えたロボットシステムに指令を行う入力装置の制御方法であって、 An input device for issuing a command to a robot system comprising a robot having a predetermined part, a first sensor for acquiring information about the position of the predetermined part, and a second sensor for obtaining information about the force applied to the predetermined part. A control method of
前記ロボットを停止させる場合に、第1モードは前記第1センサに基づく位置制御を用いて前記ロボットを停止させ、第2モードは前記第2センサに基づく力制御を用いて前記ロボットを停止させ、前記第1モードまたは前記第2モードをユーザにより選択可能なように表示部に表示する、 when stopping the robot, a first mode stops the robot using position control based on the first sensor, and a second mode stops the robot using force control based on the second sensor; displaying the first mode or the second mode on a display so that the user can select the mode;
ことを特徴とする制御方法。 A control method characterized by:
請求項1から23または27のいずれか1項に記載の制御方法をコンピュータに実行させるための制御プログラム。 A control program for causing a computer to execute the control method according to any one of claims 1 to 23 or 27 . 請求項2に記載の制御プログラムを格納した、コンピュータで読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium storing the control program according to claim 28 .
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