JP7462827B2 - CONTROL DEVICE, ROBOT SYSTEM, LEARNING DEVICE, TRAJECTORY MODEL, CONTROL METHOD, AND PROGRAM - Google Patents

CONTROL DEVICE, ROBOT SYSTEM, LEARNING DEVICE, TRAJECTORY MODEL, CONTROL METHOD, AND PROGRAM Download PDF

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    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements

Description

本開示は、制御装置、ロボットシステム、学習装置、軌跡モデル、制御方法、およびプログラムに関する。 The present disclosure relates to a control device, a robot system, a learning device, a trajectory model, a control method, and a program.

産業用のロボットは、種々の動きを可能にするため、複数のリンクと、複数のリンクを接続する複数の関節と、を備える。制御装置が、ロボットが有する複数の関節を駆動する複数のサーボモータを制御することで、ロボットが目的の動作を行うことが可能となる。例えば、各サーボモータの遅れに差が生じると、複数のリンクの内、先端に位置するリンクである先端リンクの実際の軌跡は、目標とする軌跡からずれることがある。ロボットの実際の軌跡と目標とする軌跡との誤差を最小化するための技術の一例が特許文献1に開示されている。 Industrial robots are equipped with multiple links and multiple joints connecting the multiple links to enable various movements. A control device controls multiple servo motors that drive the multiple joints of the robot, allowing the robot to perform the desired movement. For example, if there is a difference in the delay of each servo motor, the actual trajectory of the tip link, which is the link located at the tip of the multiple links, may deviate from the target trajectory. An example of a technique for minimizing the error between the actual trajectory and the target trajectory of a robot is disclosed in Patent Document 1.

特許文献1に開示されるロボット位置教示装置は、ロボットの実際の軌跡を測定し、実際の軌跡と目標とする軌跡との距離である軌跡誤差に基づいて、誤差を最小化するための見込み教示点を算出する。見込み教示点に基づいてロボットを制御することで、軌跡誤差が減少する。The robot position teaching device disclosed in Patent Document 1 measures the actual trajectory of the robot and calculates potential teaching points to minimize the error based on the trajectory error, which is the distance between the actual trajectory and the target trajectory. By controlling the robot based on the potential teaching points, the trajectory error is reduced.

特開平11-048176号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-048176

特許文献1に開示されるロボット位置教示装置は、軌跡誤差が許容値以下となるまで、ロボットの動作経路中における複数の位置を示す見込み教示点の算出と見込み教示点に基づいたロボットの制御とを繰り返す。目標とする軌跡が複雑になると、見込み教示点の数が増大し、軌跡誤差が許容値以下に収束するまでにかかる時間が長くなり、ロボットの実際の軌跡を目標とする軌跡に近づけることが難しくなる。この結果、ロボットの制御精度が低下する。The robot position teaching device disclosed in Patent Document 1 repeatedly calculates potential teaching points indicating multiple positions in the robot's motion path and controls the robot based on the potential teaching points until the trajectory error falls below an allowable value. If the target trajectory becomes complex, the number of potential teaching points increases, and it takes longer for the trajectory error to converge below the allowable value, making it difficult to bring the robot's actual trajectory close to the target trajectory. As a result, the control accuracy of the robot decreases.

本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、ロボットの制御精度が高い制御装置、ロボットシステム、学習装置、軌跡モデル、制御方法、およびプログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a control device, robot system, learning device, trajectory model, control method, and program that provide high control accuracy for robots.

上記目的を達成するため、本開示に係る制御装置は、ロボットを制御する制御装置であって、駆動条件記憶部と、基準軌跡決定部と、実軌跡取得部と、学習部と、目標軌跡決定部と、制御部と、を備える。駆動条件記憶部は、ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件と複数の基準中間点のそれぞれとを対応付けて記憶している。基準軌跡決定部は、駆動条件記憶部から複数の基準中間点のいずれかを取得し、取得した基準中間点ごとに、駆動条件に基づき、該基準中間点を通る基準軌跡を決定する。実軌跡取得部は、ロボットの実際の軌跡を取得する。学習部は、基準軌跡に応じてロボットが制御された場合に実軌跡取得部で取得された実軌跡の駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を取得された基準中間点のそれぞれについて求め、基準中間点と軌跡誤差との対応を学習して、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成する。目標軌跡決定部は、軌跡モデルから得られる目標中間点を通る目標軌跡を決定する。制御部は、基準軌跡または目標軌跡に応じてロボットを制御する。In order to achieve the above object, the control device according to the present disclosure is a control device for controlling a robot, and includes a drive condition storage unit, a reference trajectory determination unit, an actual trajectory acquisition unit, a learning unit, a target trajectory determination unit, and a control unit. The drive condition storage unit stores a drive condition that specifies at least the motion start point and the motion end point of the robot in association with each of a plurality of reference intermediate points. The reference trajectory determination unit acquires one of a plurality of reference intermediate points from the drive condition storage unit, and determines a reference trajectory that passes through the reference intermediate point based on the drive condition for each acquired reference intermediate point. The actual trajectory acquisition unit acquires an actual trajectory of the robot. The learning unit obtains a trajectory error indicating a deviation from an ideal trajectory based on the drive condition of the actual trajectory acquired by the actual trajectory acquisition unit when the robot is controlled according to the reference trajectory for each of the acquired reference intermediate points, learns the correspondence between the reference intermediate points and the trajectory error, and generates a trajectory model indicating a target intermediate point that minimizes the trajectory error according to the drive condition. The target trajectory determination unit determines a target trajectory that passes through the target intermediate point obtained from the trajectory model. The control unit controls the robot according to the reference trajectory or the target trajectory.

本開示に係る制御装置は、基準中間点と軌跡誤差との対応を学習して、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成し、目標中間点を通る目標軌跡に応じてロボットを制御する。このため、本開示に係る制御装置によるロボットの制御精度は高い。The control device according to the present disclosure learns the correspondence between reference waypoints and trajectory errors, generates a trajectory model that indicates a target waypoint that minimizes the trajectory error according to the drive conditions, and controls the robot according to a target trajectory that passes through the target waypoint. Therefore, the control device according to the present disclosure provides high control accuracy for the robot.

実施の形態1に係るロボットの斜視図FIG. 1 is a perspective view of a robot according to a first embodiment; 実施の形態1に係るロボットの側面図FIG. 1 is a side view of a robot according to a first embodiment; 実施の形態1に係るロボットシステムのブロック図Block diagram of a robot system according to a first embodiment 実施の形態1に係る制御装置のハードウェア構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a control device according to a first embodiment. 実施の形態1に係る制御装置が行う学習処理の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a learning process performed by the control device according to the first embodiment. 実施の形態1に係る駆動条件記憶部が保持する駆動条件テーブルの例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a working condition table stored in a working condition storage unit according to the first embodiment; 実施の形態1における基準中間点の例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a reference midpoint in the first embodiment; 実施の形態1における基準軌跡および実軌跡の例を示す図FIG. 1 shows an example of a reference trajectory and an actual trajectory in the first embodiment. 実施の形態1における基準軌跡および実軌跡の例を示す図FIG. 1 shows an example of a reference trajectory and an actual trajectory in the first embodiment. 実施の形態1に係る学習済みデータ記憶部が保持する誤差テーブルの例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of an error table stored in a learned data storage unit according to the first embodiment; 実施の形態1に係る学習済みデータ記憶部が保持する目標中間点テーブルの例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a target waypoint table stored in a learned data storage unit according to the first embodiment; 実施の形態1に係る制御装置が行う運用処理の一例を示すフローチャート1 is a flowchart showing an example of an operation process performed by a control device according to a first embodiment. 実施の形態1における目標軌跡および実軌跡の例を示す図FIG. 1 is a diagram showing an example of a target trajectory and an actual trajectory in the first embodiment; 実施の形態2に係るロボットの斜視図FIG. 13 is a perspective view of a robot according to a second embodiment; 実施の形態2に係るロボットシステムのブロック図Block diagram of a robot system according to a second embodiment. 実施の形態2に係る制御装置が行う学習処理の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a learning process performed by a control device according to a second embodiment. 実施の形態2に係る学習済みデータ記憶部が保持する誤差テーブルの例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of an error table stored in a learned data storage unit according to the second embodiment; 実施の形態3に係るロボットシステムのブロック図Block diagram of a robot system according to a third embodiment. 実施の形態3に係る制御装置が行う学習処理の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a learning process performed by a control device according to a third embodiment. 実施の形態3に係る駆動条件記憶部が保持する駆動条件テーブルの例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of a working condition table stored in a working condition storage unit according to the third embodiment; 実施の形態3に係る駆動条件記憶部が保持する駆動条件テーブルの例を示す図FIG. 13 is a diagram showing an example of a working condition table stored in a working condition storage unit according to the third embodiment; 実施の形態4に係るロボットシステムのブロック図Block diagram of a robot system according to a fourth embodiment 実施の形態4に係る制御装置が行う学習処理の一例を示すフローチャートA flowchart showing an example of a learning process performed by a control device according to a fourth embodiment. 実施の形態5に係るロボットシステムのブロック図Block diagram of a robot system according to a fifth embodiment 実施の形態に係る学習済みデータ記憶部が保持する目標中間点テーブルの変形例を示す図FIG. 13 is a diagram showing a modified example of a target waypoint table stored in a learned data storage unit according to an embodiment; 実施の形態に係る学習済みデータ記憶部が保持する誤差テーブルの第1変形例を示す図FIG. 13 is a diagram showing a first modified example of an error table stored in the learned data storage unit according to the embodiment; 実施の形態に係る学習済みデータ記憶部が保持する誤差テーブルの第2変形例を示す図FIG. 13 is a diagram showing a second modified example of the error table stored in the learned data storage unit according to the embodiment; 実施の形態に係る学習済みデータ記憶部が保持する誤差テーブルの第3変形例を示す図FIG. 13 is a diagram showing a third modified example of an error table stored in the learned data storage unit according to the embodiment; 実施の形態に係るロボットシステムの変形例のブロック図FIG. 1 is a block diagram of a modified example of a robot system according to an embodiment. 実施の形態に係るロボットの第1変形例の斜視図FIG. 13 is a perspective view of a first modified example of the robot according to the embodiment; 実施の形態に係るロボットの第2変形例の斜視図FIG. 13 is a perspective view of a second modified example of the robot according to the embodiment;

以下、本開示の実施の形態に係る制御装置、ロボットシステム、学習装置、軌跡モデル、制御方法、およびプログラムについて図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, a control device, a robot system, a learning device, a trajectory model, a control method, and a program according to embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.

(実施の形態1)
複数のリンクと複数の関節とを備えるロボットを例にして、ロボットとロボットを制御する制御装置とを備えるロボットシステムについて実施の形態1で説明する。ロボットは、複数のリンクと、複数のリンクを互いに接続する複数の関節と、複数の関節に対応付けられて、対応する関節を駆動する複数のモータと、を有する。
(Embodiment 1)
Taking a robot having multiple links and multiple joints as an example, a robot system including a robot and a control device for controlling the robot will be described in embodiment 1. The robot has multiple links, multiple joints connecting the multiple links to each other, and multiple motors associated with the multiple joints and driving the corresponding joints.

図1および図2に示すように、ロボット10は垂直多関節型のロボットである。詳細には、ロボット10は、複数のリンクとして、第1アーム110と、第2アーム120と、第3アーム130と、第4アーム140と、第5アーム150と、フランジ160と、ベース170と、を備える。フランジ160は、複数のリンクの内、先端に位置するリンクである先端リンクに相当する。ロボット10はさらに、平面に固定され、ベース170を支持する固定部180を備える。実施の形態1では、固定部180は、主面の形状が正方形である板状部材である。 As shown in Figures 1 and 2, the robot 10 is a vertical articulated robot. In detail, the robot 10 includes a first arm 110, a second arm 120, a third arm 130, a fourth arm 140, a fifth arm 150, a flange 160, and a base 170 as a plurality of links. The flange 160 corresponds to a tip link that is the link located at the tip of the plurality of links. The robot 10 further includes a fixing part 180 that is fixed to a plane and supports the base 170. In the first embodiment, the fixing part 180 is a plate-like member whose main surface is shaped like a square.

図1および図2において、固定部180の主面に平行な面に含まれ、互いに直交する軸として、X軸およびY軸を設定し、X軸およびY軸のそれぞれに直交する軸としてZ軸を設定する。X軸およびY軸はそれぞれ、固定部180の端面に沿って延伸する。固定部180が水平面に固定されていれば、Z軸は鉛直方向に延伸する。実施の形態1において、先端リンクの軌跡、具体的には、フランジ160の先端面160aの重心の軌跡は、XYZ直交座標系で表される。XYZ直交座標系の原点は、例えば、ロボット10が初期位置にあるときの先端面160aの重心の位置である。ロボット10が初期位置にあるときとは、後述のモータM1,M2,M3,M4,M5,M6のそれぞれの回転位置が初期位置にあるときを示す。1 and 2, the X-axis and Y-axis are set as axes included in a plane parallel to the main surface of the fixed part 180 and perpendicular to each other, and the Z-axis is set as an axis perpendicular to each of the X-axis and Y-axis. The X-axis and Y-axis each extend along the end face of the fixed part 180. If the fixed part 180 is fixed to a horizontal surface, the Z-axis extends in the vertical direction. In the first embodiment, the trajectory of the tip link, specifically, the trajectory of the center of gravity of the tip surface 160a of the flange 160 is expressed in an XYZ orthogonal coordinate system. The origin of the XYZ orthogonal coordinate system is, for example, the position of the center of gravity of the tip surface 160a when the robot 10 is in the initial position. When the robot 10 is in the initial position, it refers to a time when the rotation positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 described later are in the initial positions.

第1アーム110は、Z軸に平行な回転軸AX1周りに回転可能な状態でベース170に取り付けられる。第2アーム120は、第1アーム110に連結され、回転軸AX2周りに回転可能である。第3アーム130は、第2アーム120に連結され、回転軸AX3周りに回転可能である。第4アーム140は、第3アーム130に連結され、回転軸AX4周りに回転可能である。第5アーム150は、第4アーム140に連結され、回転軸AX5周りに回転可能である。フランジ160は、第5アーム150に連結され、回転軸AX6周りに回転可能である。フランジ160には、加工工具が取り付け可能である。換言すれば、ロボット10は、回転軸AX1,AX2,AX3,AX4,AX5,AX6に対応する6つの関節を有する。The first arm 110 is attached to the base 170 in a state in which it can rotate around a rotation axis AX1 parallel to the Z axis. The second arm 120 is connected to the first arm 110 and can rotate around a rotation axis AX2. The third arm 130 is connected to the second arm 120 and can rotate around a rotation axis AX3. The fourth arm 140 is connected to the third arm 130 and can rotate around a rotation axis AX4. The fifth arm 150 is connected to the fourth arm 140 and can rotate around a rotation axis AX5. The flange 160 is connected to the fifth arm 150 and can rotate around a rotation axis AX6. A machining tool can be attached to the flange 160. In other words, the robot 10 has six joints corresponding to the rotation axes AX1, AX2, AX3, AX4, AX5, and AX6.

図3に示すように、ロボット10は、回転軸AX1,AX2,AX3,AX4,AX5,AX6に対応するモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を備える。モータM1,M2,M3,M4,M5,M6は、サーボモータである。制御装置1が駆動条件に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御することで、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6が回転し、第1アーム110、第2アーム120、第3アーム130、第4アーム140、第5アーム150、およびフランジ160が回転する。この結果、ロボット10の先端リンクであるフランジ160の軌跡が駆動条件に応じた軌跡となる。ロボット10はさらに、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置を検出するエンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6を備える。 As shown in FIG. 3, the robot 10 includes motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 corresponding to the rotation axes AX1, AX2, AX3, AX4, AX5, and AX6. The motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 are servo motors. The control device 1 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 according to the drive conditions, so that the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 rotate, and the first arm 110, the second arm 120, the third arm 130, the fourth arm 140, the fifth arm 150, and the flange 160 rotate. As a result, the trajectory of the flange 160, which is the tip link of the robot 10, becomes a trajectory according to the drive conditions. The robot 10 further includes encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6 that detect the rotation positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6.

ロボットシステム100は、上記構成を有するロボット10と、ロボット10を制御する制御装置1と、を備える。制御装置1は、ロボット10の動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件に応じて、ロボット10の軌跡、具体的には、フランジ160の軌跡を理想軌跡に近づける制御を行う。ロボット10の動作開始点は、ロボット10の可動部分の動作開始点、具体的には、ロボット10が備えるフランジ160の動作開始点を意味する。ロボット10の動作終了点は、ロボット10の可動部分の動作終了点、具体的には、ロボット10が備えるフランジ160の動作終了点を意味する。The robot system 100 includes a robot 10 having the above-described configuration, and a control device 1 that controls the robot 10. The control device 1 controls the trajectory of the robot 10, specifically the trajectory of the flange 160, to approach an ideal trajectory according to driving conditions that specify at least the motion start point and motion end point of the robot 10. The motion start point of the robot 10 means the motion start point of the movable part of the robot 10, specifically the motion start point of the flange 160 provided on the robot 10. The motion end point of the robot 10 means the motion end point of the movable part of the robot 10, specifically the motion end point of the flange 160 provided on the robot 10.

実施の形態1では、制御装置1は、ロボット10が備えるフランジ160の動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件に応じて、ロボット10が備えるモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御する。モータM1,M2,M3,M4,M5,M6は制御装置1からの指令に対して遅れて動作する。モータM1,M2,M3,M4,M5,M6のそれぞれの動作の遅れに差が生じると、ロボット10の実際の軌跡を示す実軌跡は、駆動条件に基づく理想軌跡からずれる。In the first embodiment, the control device 1 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 of the robot 10 in accordance with drive conditions that specify at least the start and end points of motion of the flange 160 of the robot 10. The motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 operate with a delay in response to commands from the control device 1. If there is a difference in the delay in the respective motions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6, the actual trajectory that indicates the actual trajectory of the robot 10 deviates from the ideal trajectory based on the drive conditions.

制御装置1は、駆動条件に対応する基準中間点のそれぞれについて、基準中間点を通る基準軌跡に基づいてロボット10を制御した際の実軌跡の理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を求め、基準中間点と軌跡誤差との対応を学習する。基準中間点は、動作開始点から動作終了点に至るまでに先端リンクが通り得る予め定められた位置を示す。理想軌跡は、例えば、駆動条件が示す動作開始点から駆動条件が示す動作終了点までの最短の軌跡である。 For each reference midpoint corresponding to the drive condition, the control device 1 determines a trajectory error indicating the deviation of the actual trajectory from the ideal trajectory when the robot 10 is controlled based on a reference trajectory passing through the reference midpoint, and learns the correspondence between the reference midpoint and the trajectory error. The reference midpoint indicates a predetermined position that the tip link can pass through from the motion start point to the motion end point. The ideal trajectory is, for example, the shortest trajectory from the motion start point indicated by the drive condition to the motion end point indicated by the drive condition.

上述のように基準中間点と軌跡誤差との対応を学習した後、制御装置1は、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件ごとに示す軌跡モデルを生成し、目標中間点を通る目標軌跡に応じてロボット10を制御する。目標軌跡に応じてロボット10を制御することで、ロボット10の制御精度を向上させることが可能となる。After learning the correspondence between the reference waypoints and the trajectory error as described above, the control device 1 generates a trajectory model that indicates the target waypoint that minimizes the trajectory error for each drive condition, and controls the robot 10 according to the target trajectory that passes through the target waypoint. By controlling the robot 10 according to the target trajectory, it is possible to improve the control accuracy of the robot 10.

制御装置1の各部について以下に説明する。
制御装置1は、駆動条件と複数の基準中間点とを対応付けて記憶している駆動条件記憶部11と、基準中間点を通る基準軌跡を決定する基準軌跡決定部12と、ロボット10の実際の軌跡、具体的には、先端リンクであるフランジ160の実際の移動軌跡を取得する実軌跡取得部13と、を備える。制御装置1はさらに、実軌跡の理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を基準中間点のそれぞれについて求め、基準中間点と軌跡誤差の対応を学習して、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成する学習部14と、学習部14の学習結果、具体的には、基準中間点と軌跡誤差の対応を記憶する学習済みデータ記憶部15と、を備える。制御装置1はさらに、軌跡モデルおよび駆動条件を含む駆動指令に基づき、駆動条件に応じた目標中間点を通る目標軌跡を決定する目標軌跡決定部16と、基準軌跡または目標軌跡に応じてロボット10、具体的には、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御する制御部17と、を備える。
Each part of the control device 1 will be described below.
The control device 1 includes a drive condition storage unit 11 that stores drive conditions and a plurality of reference waypoints in association with each other, a reference trajectory determination unit 12 that determines a reference trajectory that passes through the reference waypoints, and an actual trajectory acquisition unit 13 that acquires an actual trajectory of the robot 10, specifically, an actual movement trajectory of a flange 160 that is a tip link. The control device 1 further includes a learning unit 14 that determines a trajectory error that indicates a deviation of the actual trajectory from an ideal trajectory for each of the reference waypoints, learns the correspondence between the reference waypoints and the trajectory error, and generates a trajectory model that indicates a target waypoint that minimizes the trajectory error according to the drive conditions, and a learned data storage unit 15 that stores the learning result of the learning unit 14, specifically, the correspondence between the reference waypoints and the trajectory error. The control device 1 further includes a target trajectory determination unit 16 that determines a target trajectory passing through a target waypoint in accordance with the driving conditions, based on a driving command including a trajectory model and the driving conditions, and a control unit 17 that controls the robot 10, specifically, the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6, in accordance with the reference trajectory or the target trajectory.

図4に示すように、制御装置1は、ハードウェア構成として、プロセッサ31と、メモリ32と、インターフェース33と、を備える。プロセッサ31、メモリ32およびインターフェース33は互いにバス34で接続されている。制御装置1の各機能は、プロセッサ31がメモリ32に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。インターフェース33は制御装置1と外部装置を接続し、外部装置との通信を可能とする。詳細には、制御装置1は、インターフェース33を介して、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6およびエンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6に接続される。インターフェース33は、必要に応じて複数の種類のインターフェースモジュールを有する。 As shown in FIG. 4, the control device 1 has a hardware configuration including a processor 31, a memory 32, and an interface 33. The processor 31, the memory 32, and the interface 33 are connected to each other via a bus 34. Each function of the control device 1 is realized by the processor 31 executing a program stored in the memory 32. The interface 33 connects the control device 1 to an external device, enabling communication with the external device. In detail, the control device 1 is connected to motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 and encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6 via the interface 33. The interface 33 has multiple types of interface modules as necessary.

図4に示す制御装置1は、プロセッサ31およびメモリ32をそれぞれ1つずつ有するが、制御装置1は、複数のプロセッサ31および複数のメモリ32を有してもよい。この場合、複数のプロセッサ31および複数のメモリ32が連携することで、制御装置1の各機能が実現されればよい。 The control device 1 shown in FIG. 4 has one processor 31 and one memory 32, but the control device 1 may have multiple processors 31 and multiple memories 32. In this case, each function of the control device 1 can be realized by the multiple processors 31 and multiple memories 32 working together.

上記構成を有する制御装置1は、基準中間点を通る基準軌跡に応じてロボット10を制御することを異なる基準中間点および異なる駆動条件について繰り返して、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件ごとに示す軌跡モデルを生成する学習処理と目標中間点を通る目標軌跡に応じてロボット10を制御する運用処理とを行う。軌跡誤差の最小化とは、軌跡誤差を最小値または最小値の近傍値、あるいは、極小値または極小値の近傍値に近づけることを意味する。The control device 1 having the above configuration repeats controlling the robot 10 according to a reference trajectory passing through the reference waypoint for different reference waypoints and different driving conditions, and performs a learning process to generate a trajectory model indicating a target waypoint that minimizes the trajectory error for each driving condition, and an operation process to control the robot 10 according to a target trajectory passing through the target waypoint. Minimizing the trajectory error means bringing the trajectory error closer to a minimum value or a value near a minimum value, or a local minimum value or a value near a local minimum value.

制御装置1が行う学習処理の動作の概要について、図5を用いて説明する。例えば、ロボット10の設置後に、制御装置1が初めて動作を開始する際または新たな駆動条件が追加された際に、制御装置1は図5の学習処理を開始する。An overview of the learning process performed by the control device 1 will be described with reference to Figure 5. For example, after the robot 10 is installed, when the control device 1 starts operating for the first time or when a new operating condition is added, the control device 1 starts the learning process in Figure 5.

基準軌跡決定部12は、駆動条件と複数の基準中間点とを対応付けて記憶している駆動条件記憶部11から、駆動条件と駆動条件に対応する複数の基準中間点のいずれかを取得する(ステップS11)。基準軌跡決定部12は、ステップS11で取得した駆動条件および基準中間点に基づき、基準中間点を通る基準軌跡を決定する(ステップS12)。制御部17は、ステップS12で決定された基準軌跡に応じてロボット10のモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御し、実軌跡取得部13は、ロボット10の実際の軌跡を取得する(ステップS13)。The reference trajectory determination unit 12 acquires a driving condition and one of a number of reference intermediate points corresponding to the driving condition from the driving condition storage unit 11, which stores the driving condition and a number of reference intermediate points in association with each other (step S11). The reference trajectory determination unit 12 determines a reference trajectory that passes through the reference intermediate point based on the driving condition and the reference intermediate point acquired in step S11 (step S12). The control unit 17 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 of the robot 10 according to the reference trajectory determined in step S12, and the actual trajectory acquisition unit 13 acquires the actual trajectory of the robot 10 (step S13).

詳細には、制御部17は、基準軌跡に従ってフランジ160を移動させるためモータM1,M2,M3,M4,M5,M6の目標位置を決定し、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6を目標位置まで動かす制御を行う。実軌跡取得部13は、エンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6から取得したモータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置に基づいて、ロボット10の実際の軌跡を取得する。学習部14は、ステップS13で取得された軌跡のステップS11で取得された駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を算出する(ステップS14)。駆動条件記憶部11に記憶されている全ての駆動条件の全ての基準中間点について軌跡誤差の算出が完了していない間は(ステップS15;No)、上述のステップS11からS14の処理が繰り返される。In detail, the control unit 17 determines the target positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 to move the flange 160 according to the reference trajectory, and controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 to move to the target positions. The actual trajectory acquisition unit 13 acquires the actual trajectory of the robot 10 based on the rotation positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 acquired from the encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6. The learning unit 14 calculates a trajectory error indicating the deviation of the trajectory acquired in step S13 from the ideal trajectory based on the driving conditions acquired in step S11 (step S14). While the calculation of the trajectory error has not been completed for all the reference intermediate points of all the driving conditions stored in the driving condition storage unit 11 (step S15; No), the above-mentioned processes from steps S11 to S14 are repeated.

駆動条件記憶部11に記憶されている全ての駆動条件の全ての基準中間点について軌跡誤差の算出が完了すると(ステップS15;Yes)、学習部14は、軌跡誤差を最小化する目標中間点を求め、駆動条件に応じた目標中間点を示す軌跡モデルを生成する(ステップS16)。ステップS16の処理が完了すると、制御装置1は学習処理を終了する。When the calculation of the trajectory error for all reference intermediate points for all driving conditions stored in the driving condition storage unit 11 is completed (step S15; Yes), the learning unit 14 determines the target intermediate point that minimizes the trajectory error and generates a trajectory model that indicates the target intermediate point according to the driving condition (step S16). When the processing of step S16 is completed, the control device 1 ends the learning process.

制御装置1が行う学習処理の詳細について以下に説明する。
駆動条件記憶部11は、図6に示すように、駆動条件と複数の基準中間点とを対応付けた駆動条件テーブルを保持している。駆動条件は、先端リンクであるフランジ160の動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する。実施の形態1では、駆動条件は、先端リンクの動作開始点、動作終了点、速度および姿勢を含む。動作開始点および動作終了点は、図1および図2に示すXYZ直交座標系での位置を示す。速度は、先端リンクの動作時の目標速度を示す。姿勢は、先端リンクの向き、具体的には、フランジ160の先端面160aとロボット10が固定されている平面がなす角度を示す。
The learning process performed by the control device 1 will be described in detail below.
As shown in Fig. 6, the drive condition storage unit 11 holds a drive condition table in which drive conditions are associated with a plurality of reference intermediate points. The drive conditions specify at least the motion start point and motion end point of the flange 160, which is the tip link. In the first embodiment, the drive conditions include the motion start point, motion end point, speed and posture of the tip link. The motion start point and motion end point indicate positions in the XYZ orthogonal coordinate system shown in Figs. 1 and 2. The speed indicates the target speed during the motion of the tip link. The posture indicates the orientation of the tip link, specifically, the angle formed between the tip surface 160a of the flange 160 and the plane to which the robot 10 is fixed.

図6に、1つの駆動条件に対応して記憶されている複数の基準中間点の例を示す。例えば、図6に示す駆動条件テーブルの一行目のレコードが含む駆動条件は、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)まで目標速度V1で移動させることを示す。この場合、理想軌跡は、動作開始点SP1(0,0,0)から動作終了点EP1(100,0,0)まで延び、X軸上に位置する線分で示される。 Figure 6 shows an example of multiple reference intermediate points stored corresponding to one drive condition. For example, the drive condition included in the record in the first row of the drive condition table shown in Figure 6 indicates that the flange 160 is moved from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) at a target speed V1 with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane on which the robot 10 is fixed. In this case, the ideal trajectory is represented by a line segment extending from the operation start point SP1 (0,0,0) to the operation end point EP1 (100,0,0) and located on the X-axis.

実施の形態1では、各駆動条件に対し、複数の基準中間点が定められている。図6の例では、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)まで目標速度V1で移動させる駆動条件に対して、複数の基準中間点が定められている。In the first embodiment, multiple reference intermediate points are defined for each drive condition. In the example of Fig. 6, multiple reference intermediate points are defined for a drive condition in which the flange 160 is moved from the motion start point (0,0,0) to the motion end point (100,0,0) at a target speed V1 with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane on which the robot 10 is fixed.

複数の基準中間点は、動作開始点から動作終了点までの空間に三次元的に配置されている。例えば、動作開始点SP1から動作終了点EP1までの移動を指示する駆動条件に対して、図7に点線で示す動作開始点SP1から動作終了点EP1までの空間S1に三次元的に配置される複数の基準中間点RPが定められている。例えば、動作開始点SP1から動作終了点EP1までの距離が100ミリメートルであれば、空間S1において5ミリメートルの間隔で三次元的に配置される基準中間点RPが定められる。空間S1の大きさは、ロボット10の精度によって、軌跡誤差が取り得る大きさに応じて定められればよい。 The multiple reference intermediate points are arranged three-dimensionally in the space from the motion start point to the motion end point. For example, for a drive condition that instructs movement from the motion start point SP1 to the motion end point EP1, multiple reference intermediate points RP are defined that are arranged three-dimensionally in the space S1 from the motion start point SP1 to the motion end point EP1, as shown by the dotted line in FIG. 7. For example, if the distance from the motion start point SP1 to the motion end point EP1 is 100 millimeters, the reference intermediate points RP are defined that are arranged three-dimensionally in the space S1 at intervals of 5 millimeters. The size of the space S1 may be determined according to the possible size of the trajectory error depending on the accuracy of the robot 10.

基準軌跡決定部12は、図6に示す駆動条件テーブルから対応付けられた駆動条件と基準中間点を取得する。そして、基準軌跡決定部12は、駆動条件に基づき、取得した基準中間点を通る基準軌跡を決定する。詳細には、基準軌跡決定部12は、駆動条件が示す動作開始点、基準中間点、および駆動条件が示す動作終了点に基づくスプライン補間を行って、駆動条件が示す動作開始点から、基準中間点を通って、駆動条件が示す動作終了点に至る基準軌跡を算出する。基準軌跡は、例えば、制御周期ごとのXYZ直交座標系における先端リンクの位置を示す。制御周期は、例えば、制御装置1の演算処理能力に応じて定められる。The reference trajectory determination unit 12 acquires the associated drive conditions and reference intermediate points from the drive condition table shown in FIG. 6. The reference trajectory determination unit 12 then determines a reference trajectory that passes through the acquired reference intermediate points based on the drive conditions. In detail, the reference trajectory determination unit 12 performs spline interpolation based on the operation start point, reference intermediate point, and operation end point indicated by the drive conditions to calculate a reference trajectory that passes through the reference intermediate point from the operation start point indicated by the drive conditions to the operation end point indicated by the drive conditions. The reference trajectory indicates, for example, the position of the tip link in an XYZ orthogonal coordinate system for each control cycle. The control cycle is determined, for example, according to the calculation processing capacity of the control device 1.

例えば、基準軌跡決定部12は、図6に示す駆動条件テーブルの一行目のレコードが示す駆動条件と基準中間点を取得する。この駆動条件に含まれる動作開始点(0,0,0)および動作終了点(100,0,0)をそれぞれ、図8に動作開始点SP1および動作終了点EP1として示し、この基準中間点(50,0,0)を図8に基準中間点RP1として示す。基準軌跡決定部12は、動作開始点SP1(0,0,0)から動作終了点EP1(100,0,0)までの動作を指示する駆動条件に基づき、基準中間点RP1(50,0,0)を通る基準軌跡RT1を決定する。この場合、点線で示す基準軌跡RT1は、動作開始点SP1(0,0,0)から動作終了点EP1(100,0,0)まで延び、X軸上に位置する線分で示される。上述のように基準軌跡を決定すると、基準軌跡決定部12は、駆動条件および決定した基準軌跡を、学習部14および制御部17に送る。For example, the reference trajectory determination unit 12 obtains the drive conditions and the reference intermediate point indicated by the record in the first row of the drive condition table shown in FIG. 6. The motion start point (0,0,0) and motion end point (100,0,0) included in the drive conditions are shown as the motion start point SP1 and motion end point EP1, respectively, in FIG. 8, and the reference intermediate point (50,0,0) is shown as the reference intermediate point RP1 in FIG. 8. The reference trajectory determination unit 12 determines the reference trajectory RT1 that passes through the reference intermediate point RP1 (50,0,0) based on the drive conditions that instruct the motion from the motion start point SP1 (0,0,0) to the motion end point EP1 (100,0,0). In this case, the reference trajectory RT1 shown by the dotted line extends from the motion start point SP1 (0,0,0) to the motion end point EP1 (100,0,0) and is indicated by a line segment located on the X-axis. When the reference trajectory is determined as described above, the reference trajectory determination section 12 sends the drive conditions and the determined reference trajectory to the learning section 14 and the control section 17 .

図3に示す制御部17は、基準軌跡決定部12から取得した駆動条件および基準軌跡に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6への制御指令を生成し、制御指令をモータM1,M2,M3,M4,M5,M6に送信する。詳細には、制御部17は、基準軌跡が示す先端リンクの位置である基準位置に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6への制御指令を生成し、制御指令をモータM1,M2,M3,M4,M5,M6に送信することを制御周期ごとに行う。この結果、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6が制御指令に従って回転し、第1アーム110、第2アーム120、第3アーム130、第4アーム140、第5アーム150、およびフランジ160が回転する。これにより、先端リンクであるフランジ160が移動する。 The control unit 17 shown in FIG. 3 generates control commands for the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 according to the drive conditions and the reference trajectory acquired from the reference trajectory determination unit 12, and transmits the control commands to the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6. In detail, the control unit 17 generates control commands for the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 according to the reference position, which is the position of the tip link indicated by the reference trajectory, and transmits the control commands to the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 for each control period. As a result, the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 rotate according to the control commands, and the first arm 110, the second arm 120, the third arm 130, the fourth arm 140, the fifth arm 150, and the flange 160 rotate. As a result, the flange 160, which is the tip link, moves.

制御部17は、エンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6からモータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置を取得し、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6をフィードバック制御することが好ましい。It is preferable that the control unit 17 obtains the rotational positions of motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 from encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6, and feedback controls motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6.

実軌跡取得部13は、エンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6からモータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置を取得し、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置から先端リンクの実際の位置を取得する。実軌跡取得部13は、上述の処理を制御周期ごとに行って、制御周期ごとのXYZ直交座標系における先端リンクの実際の位置である実位置を示す実軌跡を決定する。The actual trajectory acquisition unit 13 acquires the rotational positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 from the encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6, and acquires the actual position of the tip link from the rotational positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6. The actual trajectory acquisition unit 13 performs the above-mentioned process for each control cycle to determine an actual trajectory that indicates the actual position, which is the actual position of the tip link in the XYZ Cartesian coordinate system for each control cycle.

一例として、図6に示す駆動条件テーブルの一行目のレコードが示す駆動条件と基準中間点に基づく基準軌跡RT1に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6が制御された際に、実軌跡取得部13が取得した実軌跡AT1を図8に実線で示す。実軌跡取得部13は、上述のように取得した実軌跡を学習部14に送る。As an example, the actual trajectory AT1 acquired by the actual trajectory acquisition unit 13 when the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 are controlled according to the drive conditions indicated by the record in the first row of the drive condition table shown in Fig. 6 and the reference trajectory RT1 based on the reference midpoint is shown by a solid line in Fig. 8. The actual trajectory acquisition unit 13 sends the actual trajectory acquired as described above to the learning unit 14.

学習部14は、実軌跡取得部13から実軌跡を取得すると、ロボット10が基準軌跡に応じて制御された際に実軌跡取得部13で取得された実軌跡の理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を算出する。詳細には、学習部14は、駆動条件に基づき、動作開始点から動作終了点までの最短の軌跡である理想軌跡を決定し、理想軌跡上の制御周期ごとの先端リンクの位置を決定する。そして、学習部14は、理想軌跡が示す制御周期ごとのロボット10の位置、具体的には、ロボット10の先端リンクの位置である理想位置と実軌跡が示す制御周期ごとのロボット10の位置、具体的には、先端リンクの位置である実位置との距離を算出する。学習部14は、この距離が最大値となるときの、実位置の理想位置からのずれを軌跡誤差として用いる。When the learning unit 14 acquires the actual trajectory from the actual trajectory acquisition unit 13, it calculates a trajectory error indicating the deviation of the actual trajectory acquired by the actual trajectory acquisition unit 13 from the ideal trajectory when the robot 10 is controlled according to the reference trajectory. In detail, the learning unit 14 determines an ideal trajectory, which is the shortest trajectory from the operation start point to the operation end point based on the driving conditions, and determines the position of the tip link on the ideal trajectory for each control cycle. Then, the learning unit 14 calculates the distance between the position of the robot 10 for each control cycle indicated by the ideal trajectory, specifically, the ideal position which is the position of the tip link of the robot 10, and the position of the robot 10 for each control cycle indicated by the actual trajectory, specifically, the actual position which is the position of the tip link. The learning unit 14 uses the deviation of the actual position from the ideal position when this distance is maximum as the trajectory error.

例えば、学習部14は、基準軌跡決定部12から、図6に示す駆動条件テーブルの一行目のレコードが示す駆動条件と駆動条件に対応する基準軌跡とを取得すると、動作開始点SP1(0,0,0)から動作終了点EP1(100,0,0)までの最短の軌跡である理想軌跡を決定する。この場合、理想軌跡は、図8に示す動作開始点SP1(0,0,0)から動作終了点EP1(100,0,0)まで延び、X軸上に位置する線分で示される。学習部14は、理想軌跡上の制御周期ごとの先端リンクの理想位置と実軌跡取得部13が取得した実軌跡AT1が示す制御周期ごとの先端リンクの実位置との距離を算出し、図8に矢印ER1で示すように、距離が最大値となるときの実位置の理想位置からのずれを軌跡誤差として用いる。図8の例では、実位置はXY平面上で理想位置からY軸正方向にずれている。For example, when the learning unit 14 acquires the drive conditions indicated by the record in the first row of the drive condition table shown in FIG. 6 and the reference trajectory corresponding to the drive conditions from the reference trajectory determination unit 12, it determines an ideal trajectory, which is the shortest trajectory from the motion start point SP1 (0,0,0) to the motion end point EP1 (100,0,0). In this case, the ideal trajectory is shown by a line segment extending from the motion start point SP1 (0,0,0) to the motion end point EP1 (100,0,0) shown in FIG. 8 and located on the X-axis. The learning unit 14 calculates the distance between the ideal position of the tip link for each control cycle on the ideal trajectory and the actual position of the tip link for each control cycle indicated by the actual trajectory AT1 acquired by the actual trajectory acquisition unit 13, and uses the deviation of the actual position from the ideal position when the distance is maximum as the trajectory error, as shown by the arrow ER1 in FIG. 8. In the example of FIG. 8, the actual position is deviated from the ideal position on the XY plane in the positive direction of the Y-axis.

制御装置1は、上述の処理を図6に示す駆動条件テーブルに記憶されている駆動条件と基準中間点の全ての組み合わせについて行う。例えば、図6に示す駆動条件テーブルの一行目のレコードが示す駆動条件と基準中間点についての上述の処理が完了した後に、基準軌跡決定部12は、図6に示す駆動条件テーブルの二行目のレコードが示す駆動条件と基準中間点を取得する。二行目のレコードが示す駆動条件は、一行目のレコードが示す駆動条件と同じである。二行目のレコードが示す基準中間点(50,-5,0)を図9に基準中間点RP2として示す。基準軌跡決定部12は、動作開始点SP1(0,0,0)から動作終了点EP1(100,0,0)までの動作を指示する駆動条件に基づき、基準中間点RP2(50,-5,0)を通る基準軌跡RT2を決定する。例えば、図9に点線で示すように、基準軌跡RT2は、動作開始点SP1から基準中間点RP2を通って動作終了点EP1に至る滑らかな曲線であって、XY平面においてY軸負方向に突出する曲線で示される。The control device 1 performs the above-mentioned process for all combinations of drive conditions and reference midpoints stored in the drive condition table shown in FIG. 6. For example, after the above-mentioned process for the drive conditions and reference midpoints indicated by the record in the first row of the drive condition table shown in FIG. 6 is completed, the reference trajectory determination unit 12 acquires the drive conditions and reference midpoints indicated by the record in the second row of the drive condition table shown in FIG. 6. The drive conditions indicated by the record in the second row are the same as the drive conditions indicated by the record in the first row. The reference midpoint (50, -5, 0) indicated by the record in the second row is shown as reference midpoint RP2 in FIG. 9. The reference trajectory determination unit 12 determines a reference trajectory RT2 that passes through the reference midpoint RP2 (50, -5, 0) based on the drive conditions that instruct the operation from the operation start point SP1 (0, 0, 0) to the operation end point EP1 (100, 0, 0). For example, as shown by the dotted line in FIG. 9, the reference trajectory RT2 is a smooth curve that extends from the motion start point SP1 through the reference intermediate point RP2 to the motion end point EP1, and is shown as a curve that protrudes in the negative Y-axis direction on the XY plane.

図3に示す制御部17は、基準軌跡決定部12から取得した駆動条件および基準軌跡RT2に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6への制御指令を生成し、制御指令をモータM1,M2,M3,M4,M5,M6に送信する。The control unit 17 shown in Figure 3 generates control commands for motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 based on the driving conditions and reference trajectory RT2 obtained from the reference trajectory determination unit 12, and transmits the control commands to motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6.

実軌跡取得部13は、エンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6からモータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置を取得し、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置から先端リンクの実際の位置を取得する。一例として、図6に示す駆動条件テーブルの二行目のレコードが示す駆動条件と基準中間点に基づく基準軌跡RT2に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6が制御された際に、実軌跡取得部13が取得した実軌跡AT2を図9に実線で示す。実軌跡取得部13は、上述のように取得した実軌跡を学習部14に送る。The actual trajectory acquisition unit 13 acquires the rotational positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 from the encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6, and acquires the actual position of the tip link from the rotational positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6. As an example, the actual trajectory AT2 acquired by the actual trajectory acquisition unit 13 when the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 are controlled according to the drive conditions indicated by the record in the second row of the drive condition table shown in FIG. 6 and the reference trajectory RT2 based on the reference midpoint is shown by a solid line in FIG. The actual trajectory acquisition unit 13 sends the actual trajectory acquired as described above to the learning unit 14.

学習部14は、理想軌跡上の制御周期ごとの先端リンクの理想位置と実軌跡取得部13が決定した実軌跡AT2が示す制御周期ごとの先端リンクの実際の位置との距離を算出し、図9に矢印ER2で示すように、理想位置と実位置の距離が最大値となるときの実位置の理想位置からのずれを軌跡誤差として用いる。The learning unit 14 calculates the distance between the ideal position of the tip link for each control cycle on the ideal trajectory and the actual position of the tip link for each control cycle indicated by the actual trajectory AT2 determined by the actual trajectory acquisition unit 13, and uses the deviation of the actual position from the ideal position when the distance between the ideal position and the actual position is at its maximum value as the trajectory error, as shown by the arrow ER2 in Figure 9.

上述のように、学習部14は、各駆動条件に対応付けられた基準中間点のそれぞれについて軌跡誤差の算出を行って、基準中間点と軌跡誤差との対応を学習する。そして、学習部14は、図10に示す誤差テーブルを生成し、学習済みデータ記憶部15に記憶させる。図10の例では、1つの駆動条件に対応する複数の基準中間点について、基準中間点ごとに軌跡誤差が記憶される。軌跡誤差は、ベクトルの成分として記憶されている。具体的には、軌跡誤差は、理想位置を始点とし、実位置のずれを示すベクトルの成分で表されている。As described above, the learning unit 14 calculates the trajectory error for each reference midpoint associated with each drive condition, and learns the correspondence between the reference midpoint and the trajectory error. The learning unit 14 then generates an error table as shown in FIG. 10 and stores it in the learned data storage unit 15. In the example of FIG. 10, for multiple reference midpoints corresponding to one drive condition, the trajectory error is stored for each reference midpoint. The trajectory error is stored as a vector component. Specifically, the trajectory error is expressed as a vector component that starts from the ideal position and indicates the deviation from the actual position.

全ての駆動条件の全ての基準中間点について軌跡誤差の算出が完了すると、学習部14は、駆動条件ごとの基準中間点のそれぞれに対応する軌跡誤差から、軌跡誤差を最小化する目標中間点を求め、駆動条件に応じて目標中間点を示す軌跡モデルを生成する。詳細には、学習部14は、駆動条件ごとに、基準中間点の変化に応じた軌跡誤差の変化を学習し、軌跡誤差が最小となる目標中間点を求め、駆動条件に応じて目標中間点を示す軌跡モデルを生成する。実施の形態1では、学習部14は、軌跡モデルとして図11に示す目標中間点テーブルを生成し、学習済みデータ記憶部15に記憶させる。具体的には、学習部14は、駆動条件ごとに回帰分析を行って、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件ごとに算出する。回帰分析において、独立変数として基準中間点のXYZ各座標成分が用いられ、目的関数として軌跡誤差が用いられる。軌跡誤差が最小となるときの独立変数の値が目標中間点に相当する。When the calculation of the trajectory error for all the reference midpoints for all the driving conditions is completed, the learning unit 14 obtains a target midpoint that minimizes the trajectory error from the trajectory error corresponding to each of the reference midpoints for each driving condition, and generates a trajectory model that indicates the target midpoint according to the driving condition. In detail, the learning unit 14 learns the change in trajectory error according to the change in the reference midpoint for each driving condition, obtains the target midpoint at which the trajectory error is minimized, and generates a trajectory model that indicates the target midpoint according to the driving condition. In the first embodiment, the learning unit 14 generates a target midpoint table shown in FIG. 11 as a trajectory model and stores it in the learned data storage unit 15. Specifically, the learning unit 14 performs a regression analysis for each driving condition to calculate a target midpoint that minimizes the trajectory error for each driving condition. In the regression analysis, the XYZ coordinate components of the reference midpoint are used as independent variables, and the trajectory error is used as the objective function. The value of the independent variable when the trajectory error is minimized corresponds to the target midpoint.

上述の学習処理が終了した後に行われるロボット10の制御処理である運用処理の動作の概要について、図12を用いて説明する。例えば、制御装置1は、学習処理が終了した後に、図示しない操作部からの操作によってロボット10の駆動条件を含む駆動指令が入力されると、図12の運用処理を開始する。An overview of the operation process, which is the control process of the robot 10 that is performed after the above-mentioned learning process is completed, will be described with reference to Fig. 12. For example, after the learning process is completed, the control device 1 starts the operation process in Fig. 12 when a drive command including the drive conditions of the robot 10 is input by operation from an operation unit (not shown).

目標軌跡決定部16は、駆動条件を含む駆動指令を取得すると、学習済みデータ記憶部15から駆動指令が示す駆動条件に応じた目標中間点を取得する(ステップS21)。そして、目標軌跡決定部16は、駆動条件に基づき、ステップS21で取得した目標中間点を通る目標軌跡を決定する(ステップS22)。制御部17は、ステップS22で決定された目標軌跡に応じてロボット10のモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御する(ステップS23)。When the target trajectory determination unit 16 acquires a drive command including a drive condition, it acquires a target intermediate point according to the drive condition indicated by the drive command from the learned data storage unit 15 (step S21). Then, the target trajectory determination unit 16 determines a target trajectory passing through the target intermediate point acquired in step S21 based on the drive condition (step S22). The control unit 17 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 of the robot 10 according to the target trajectory determined in step S22 (step S23).

制御装置1が行う運用処理の詳細について以下に説明する。
目標軌跡決定部16は、駆動指令を取得すると、学習済みデータ記憶部15に記憶されている目標中間点テーブルから駆動指令が示す駆動条件に応じた目標中間点を取得する。そして、目標軌跡決定部16は、駆動条件が示す動作開始点から、目標中間点を通って、駆動条件が示す動作終了点に至る軌跡を示す目標軌跡を決定する。詳細には、目標軌跡決定部16は、駆動条件が示す動作開始点、目標中間点、および駆動条件が示す動作終了点に基づくスプライン補間を行って、駆動条件が示す動作開始点から、目標中間点を通って、駆動条件が示す動作終了点に至る目標軌跡を決定する。目標軌跡は、制御周期ごとの先端リンクの目標位置を示す。
The operation process performed by the control device 1 will be described in detail below.
When the target trajectory determination unit 16 acquires a drive command, it acquires a target intermediate point according to the drive condition indicated by the drive command from a target intermediate point table stored in the learned data storage unit 15. Then, the target trajectory determination unit 16 determines a target trajectory indicating a trajectory from the motion start point indicated by the drive condition through the target intermediate point to the motion end point indicated by the drive condition. In detail, the target trajectory determination unit 16 performs spline interpolation based on the motion start point, target intermediate point, and motion end point indicated by the drive condition to determine a target trajectory from the motion start point indicated by the drive condition through the target intermediate point to the motion end point indicated by the drive condition. The target trajectory indicates a target position of the tip link for each control cycle.

例えば、目標軌跡決定部16は、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)まで目標速度V1で移動させる駆動条件を示す駆動指令を取得する。目標軌跡決定部16は、取得した駆動条件に対応する図11に示す目標中間点テーブルの一行目のレコードが示す目標中間点(50,-2.5,0)を取得する。この目標中間点(50,-2.5,0)を図13に目標中間点TP1として示す。そして、目標軌跡決定部16は、動作開始点SP1(0,0,0)から目標中間点TP1(50,-2.5,0)を通って動作終了点EP1(100,0,0)に至る目標軌跡TT1を決定する。図13に破線で示すように、目標軌跡TT1は、動作開始点SP1から目標中間点TP1を通って動作終了点EP1に至る滑らかな曲線であって、XY平面においてY軸負方向に突出する曲線で示される。上述のように目標軌跡を決定すると、目標軌跡決定部16は、駆動条件および決定した目標軌跡を、制御部17に送る。For example, the target trajectory determination unit 16 acquires a drive command indicating the drive conditions for moving the flange 160 from the motion start point (0,0,0) to the motion end point (100,0,0) at a target speed V1 while the tip surface 160a of the flange 160 is parallel to the plane on which the robot 10 is fixed. The target trajectory determination unit 16 acquires the target intermediate point (50,-2.5,0) indicated by the record in the first row of the target intermediate point table shown in FIG. 11, which corresponds to the acquired drive conditions. This target intermediate point (50,-2.5,0) is shown as the target intermediate point TP1 in FIG. 13. The target trajectory determination unit 16 then determines the target trajectory TT1 that runs from the motion start point SP1 (0,0,0) through the target intermediate point TP1 (50,-2.5,0) to the motion end point EP1 (100,0,0). 13, the target trajectory TT1 is a smooth curve extending from the motion start point SP1 through the target intermediate point TP1 to the motion end point EP1, and is indicated by a curve protruding in the negative direction of the Y axis on the XY plane. When the target trajectory is determined as described above, the target trajectory determination unit 16 sends the drive conditions and the determined target trajectory to the control unit 17.

図3に示す制御部17は、目標軌跡決定部16から取得した目標軌跡に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6への制御指令を生成し、制御指令をモータM1,M2,M3,M4,M5,M6に送信する。この結果、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6が制御指令に従って回転し、第1アーム110、第2アーム120、第3アーム130、第4アーム140、第5アーム150およびフランジ160が回転する。これにより、先端リンクが移動する。軌跡誤差を最小化する目標軌跡に応じてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御することで、図13に示すように、先端リンクの実軌跡AT1’が理想軌跡に近づく。 The control unit 17 shown in FIG. 3 generates control commands for the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 according to the target trajectory acquired from the target trajectory determination unit 16, and transmits the control commands to the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6. As a result, the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 rotate according to the control commands, and the first arm 110, the second arm 120, the third arm 130, the fourth arm 140, the fifth arm 150, and the flange 160 rotate. This causes the tip link to move. By controlling the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 according to the target trajectory that minimizes the trajectory error, the actual trajectory AT1' of the tip link approaches the ideal trajectory, as shown in FIG. 13.

以上説明したとおり、実施の形態1に係る制御装置1は、基準中間点と軌跡誤差との対応を学習し、軌跡誤差を最小化する目標中間点を求め、駆動条件に応じた目標中間点を示す軌跡モデルを生成し、目標中間点を通る目標軌跡に応じてロボット10を制御する。この結果、実軌跡が理想軌跡に近づき、制御装置1によるロボット10の制御精度は高くなる。As described above, the control device 1 according to the first embodiment learns the correspondence between the reference waypoint and the trajectory error, finds the target waypoint that minimizes the trajectory error, generates a trajectory model that indicates the target waypoint according to the drive conditions, and controls the robot 10 according to the target trajectory that passes through the target waypoint. As a result, the actual trajectory approaches the ideal trajectory, and the control accuracy of the robot 10 by the control device 1 is improved.

(実施の形態2)
ロボットに取り付けられた加工工具、例えば、先端リンクに取り付けられた加工工具によって加工対象物を加工する際に、ロボットは加工時に加工対象物から力を受ける。ロボットが加工対象物から受ける力である反力の影響を受けて、先端リンクの軌跡が理想軌跡からずれることがある。実施の形態2では、ロボット30と加工時にロボット30が受ける反力に応じてロボット30を制御する制御装置2とを備えるロボットシステム101について、実施の形態1に係るロボットシステム100と異なる点を中心に説明する。
(Embodiment 2)
When a workpiece is machined using a machining tool attached to a robot, for example, a machining tool attached to a tip link, the robot receives a force from the workpiece during machining. The robot is affected by a reaction force, which is a force that the robot receives from the workpiece, and the trajectory of the tip link may deviate from an ideal trajectory. In the second embodiment, a robot system 101 including a robot 30 and a control device 2 that controls the robot 30 in accordance with the reaction force received by the robot 30 during machining will be described, focusing on the differences from the robot system 100 according to the first embodiment.

図14に示すロボット30は、実施の形態1に係るロボット10の構成に加えて、力覚センサ190を備える。フランジ160には、加工工具200が取り付けられる。加工工具200が取り付けられたロボット30を制御することで、加工対象物であるワークのバリ取り、部品の取付等の加工が可能となる。 The robot 30 shown in Fig. 14 includes a force sensor 190 in addition to the configuration of the robot 10 according to embodiment 1. A machining tool 200 is attached to the flange 160. By controlling the robot 30 to which the machining tool 200 is attached, it becomes possible to perform processing such as deburring the workpiece, which is the object to be processed, and attaching parts.

力覚センサ190は、加工工具200によるワークの加工時にフランジ160が受ける力である反力に応じたセンサ信号を出力する。The force sensor 190 outputs a sensor signal corresponding to the reaction force, which is the force that the flange 160 receives when the workpiece is machined by the machining tool 200.

図15に示すロボットシステム101が備える制御装置2は、ロボット30が備える力覚センサ190からセンサ信号を取得して、センサ信号からロボット30が受ける反力を算出する反力取得部19と、軌跡誤差および反力を学習する学習部18と、を備える。反力取得部19は、力覚センサ190から取得したセンサ信号の値を制御周期ごとに検出し、制御周期ごとに検出した値からロボット30が受ける反力を算出して、算出した反力を学習部18に送る。学習部18は、反力取得部19が算出した反力を取得し、軌跡誤差に対応する反力、すなわち、制御周期ごとの先端リンクの理想位置と実軌跡が示す制御周期ごとの先端リンクの実位置との距離が最大となるときの反力を求める。The control device 2 provided in the robot system 101 shown in Fig. 15 includes a reaction force acquisition unit 19 that acquires a sensor signal from a force sensor 190 provided in the robot 30 and calculates the reaction force received by the robot 30 from the sensor signal, and a learning unit 18 that learns the trajectory error and the reaction force. The reaction force acquisition unit 19 detects the value of the sensor signal acquired from the force sensor 190 for each control cycle, calculates the reaction force received by the robot 30 from the value detected for each control cycle, and sends the calculated reaction force to the learning unit 18. The learning unit 18 acquires the reaction force calculated by the reaction force acquisition unit 19 and determines the reaction force corresponding to the trajectory error, i.e., the reaction force when the distance between the ideal position of the tip link for each control cycle and the actual position of the tip link for each control cycle indicated by the actual trajectory is maximum.

制御装置2のハードウェア構成は、図4に示す制御装置1と同様である。制御装置2は、インターフェース33を介して、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6、エンコーダE1,E2,E3,E4,E5,E6および力覚センサ190に接続される。The hardware configuration of the control device 2 is the same as that of the control device 1 shown in Fig. 4. The control device 2 is connected to the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6, the encoders E1, E2, E3, E4, E5, and E6, and the force sensor 190 via the interface 33.

上記構成を有する制御装置2が行う学習処理について図16を用いて説明する。例えば、ロボット30の設置後に最初にロボット30による加工を行う際に、制御装置2は、図16の学習処理を開始する。ステップS11からS12までの処理は、図5に示す制御装置1が行う処理と同様である。制御部17は、ステップS12で決定された基準軌跡に応じてロボット10のモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を制御し、実軌跡取得部13は、ロボット10の実際の軌跡を取得し、反力取得部19は、反力を算出する(ステップS17)。詳細には、ステップS17において、基準軌跡に基づいてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6が制御されることで、ロボット30による加工が行われる。基準軌跡に基づいてモータM1,M2,M3,M4,M5,M6が制御されている間、実軌跡取得部13は、ロボット30の先端リンクの実際の軌跡を取得し、反力取得部19は、力覚センサ190が出力するセンサ信号から反力を算出する。The learning process performed by the control device 2 having the above configuration will be described with reference to FIG. 16. For example, when the robot 30 performs machining for the first time after the robot 30 is installed, the control device 2 starts the learning process of FIG. 16. The processes from step S11 to S12 are the same as the processes performed by the control device 1 shown in FIG. 5. The control unit 17 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 of the robot 10 according to the reference trajectory determined in step S12, the actual trajectory acquisition unit 13 acquires the actual trajectory of the robot 10, and the reaction force acquisition unit 19 calculates the reaction force (step S17). In detail, in step S17, the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 are controlled based on the reference trajectory, and machining is performed by the robot 30. While motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 are being controlled based on the reference trajectory, an actual trajectory acquisition unit 13 acquires the actual trajectory of the tip link of the robot 30, and a reaction force acquisition unit 19 calculates the reaction force from the sensor signal output by a force sensor 190.

学習部18は、ステップS17で取得された実軌跡のステップS11で取得された駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を算出して、軌跡誤差と理想位置と実位置との距離が最大となるときの反力とを対応付ける(ステップS18)。The learning unit 18 calculates a trajectory error indicating the deviation of the actual trajectory obtained in step S17 from the ideal trajectory based on the driving conditions obtained in step S11, and matches the trajectory error with the reaction force when the distance between the ideal position and the actual position is maximum (step S18).

実施の形態1と同様に、駆動条件記憶部11に記憶されている全ての駆動条件の全ての基準中間点について軌跡誤差と反力の対応付けが完了していない間は(ステップS19;No)、上述のステップS11、ステップS12、ステップS17、およびステップS18の処理が繰り返される。換言すれば、学習部18は、各駆動条件に対応付けられた基準中間点のそれぞれについて軌跡誤差の算出を行って、駆動条件、基準中間点、軌跡誤差、および反力の対応を学習する。そして、学習部18は、図17に示す誤差テーブルを生成し、学習済みデータ記憶部15に記憶させる。図17の例では、1つの駆動条件に対応する複数の基準中間点について、基準中間点ごとに軌跡誤差および反力が記憶されている。反力は、X軸方向の力Fx、Y軸方向の力Fy、およびZ軸方向の力Fzで表される。図17の例では、誤差テーブルに(Fx,Fy,Fz)で表される反力が記憶されている。As in the first embodiment, while the correspondence between the trajectory error and the reaction force has not been completed for all reference midpoints of all driving conditions stored in the driving condition storage unit 11 (step S19; No), the above-mentioned steps S11, S12, S17, and S18 are repeated. In other words, the learning unit 18 calculates the trajectory error for each of the reference midpoints associated with each driving condition to learn the correspondence between the driving condition, the reference midpoint, the trajectory error, and the reaction force. Then, the learning unit 18 generates an error table shown in FIG. 17 and stores it in the learned data storage unit 15. In the example of FIG. 17, for multiple reference midpoints corresponding to one driving condition, the trajectory error and the reaction force are stored for each reference midpoint. The reaction force is represented by a force Fx in the X-axis direction, a force Fy in the Y-axis direction, and a force Fz in the Z-axis direction. In the example of FIG. 17, the reaction force represented by (Fx, Fy, Fz) is stored in the error table.

全ての駆動条件の全ての基準中間点について軌跡誤差と反力の対応付けが完了すると(ステップS19;Yes)、学習部18は、軌跡誤差を最小化する目標中間点を求め駆動条件に応じて目標中間点を示す軌跡モデルを生成する(ステップS20)。詳細には、学習部18は、駆動条件ごとに重回帰モデルを用いて、軌跡誤差が最小となる目標中間点を駆動条件ごとに算出する。重回帰モデルにおいて、独立変数として基準中間点のXYZ各座標成分および反力が用いられ、目的関数として軌跡誤差が用いられる。軌跡誤差が最小となるときの基準中間点が目標中間点に相当する。学習部18は、実施の形態1と同様に、図11に示す目標中間点テーブルを生成する。ステップS20の処理が完了すると、制御装置2は学習処理を終了する。When the correspondence between the trajectory error and the reaction force is completed for all reference midpoints under all driving conditions (step S19; Yes), the learning unit 18 obtains a target midpoint that minimizes the trajectory error and generates a trajectory model that indicates the target midpoint according to the driving condition (step S20). In detail, the learning unit 18 calculates the target midpoint that minimizes the trajectory error for each driving condition using a multiple regression model for each driving condition. In the multiple regression model, the XYZ coordinate components of the reference midpoint and the reaction force are used as independent variables, and the trajectory error is used as the objective function. The reference midpoint when the trajectory error is minimized corresponds to the target midpoint. The learning unit 18 generates the target midpoint table shown in FIG. 11, as in the first embodiment. When the processing of step S20 is completed, the control device 2 ends the learning process.

上述の学習処理が終了した後に制御装置2が行う運用処理は、実施の形態1と同様である。制御装置2は、図12に示す運用処理を行って、ロボット30を制御する。The operation process performed by the control device 2 after the above-mentioned learning process is completed is the same as that in embodiment 1. The control device 2 performs the operation process shown in FIG. 12 to control the robot 30.

以上説明したとおり、実施の形態2に係る制御装置2は、駆動条件ごとの基準中間点のそれぞれに対応する軌跡誤差および反力から、軌跡誤差を最小化する目標中間点を求め、駆動条件に応じた目標中間点を示す軌跡モデルを生成し、目標中間点を通る目標軌跡に応じてロボット30を制御する。加工時にロボット30が受ける力である反力に応じて目標中間点を決定するため、制御装置2によるロボット30の制御精度は高い。As described above, the control device 2 according to the second embodiment determines a target midpoint that minimizes the trajectory error from the trajectory error and reaction force corresponding to each reference midpoint for each drive condition, generates a trajectory model indicating the target midpoint according to the drive condition, and controls the robot 30 according to the target trajectory that passes through the target midpoint. Since the target midpoint is determined according to the reaction force, which is a force that the robot 30 receives during machining, the control device 2 achieves high control accuracy of the robot 30.

(実施の形態3)
実施の形態1,2では、駆動条件テーブルに予め各駆動条件に対応する全ての基準中間点が記憶されているが、基準中間点は推定されてもよい。実施の形態3では、ロボット10と、少なくとも一部の基準中間点を推定して学習処理を行う制御装置3とを備えるロボットシステム102について、実施の形態1に係るロボットシステム100と異なる点を中心に説明する。
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, all of the reference intermediate points corresponding to each drive condition are stored in advance in the drive condition table, but the reference intermediate points may be estimated. In the third embodiment, a robot system 102 including a robot 10 and a control device 3 that estimates at least some of the reference intermediate points and performs a learning process will be described, focusing on the differences from the robot system 100 according to the first embodiment.

図18に示すロボットシステム102が備える制御装置3は、実施の形態1に係る制御装置1の構成に加えて、中間点推定部20をさらに備える。中間点推定部20は、駆動条件記憶部11に駆動条件に対応する複数の基準中間点が記憶されていない場合、または、駆動条件記憶部11に駆動条件に対応して記憶されている複数の基準中間点の個数が十分でない場合に、基準中間点を推定する。18 includes a control device 3 that includes the configuration of the control device 1 according to embodiment 1, and further includes a midpoint estimation unit 20. The midpoint estimation unit 20 estimates a reference midpoint when the drive condition storage unit 11 does not store multiple reference midpoints corresponding to the drive conditions, or when the number of multiple reference midpoints stored in the drive condition storage unit 11 corresponding to the drive conditions is insufficient.

詳細には、中間点推定部20は、学習部14で生成された軌跡モデルが示す駆動条件に応じた目標中間点から、他の駆動条件に対応する複数の基準中間点を推定する。例えば、中間点推定部20は、学習済みデータ記憶部15に記憶されている駆動条件と駆動条件に対応する目標中間点から、対応する複数の基準中間点が駆動条件記憶部11に記憶されていない駆動条件について、複数の基準中間点を推定する。そして、中間点推定部20は、駆動条件と推定された複数の基準中間点とを対応付けて駆動条件記憶部11に記憶させる。In detail, the midpoint estimation unit 20 estimates a plurality of reference midpoints corresponding to other driving conditions from the target midpoints according to the driving conditions indicated by the trajectory model generated by the learning unit 14. For example, the midpoint estimation unit 20 estimates a plurality of reference midpoints for a driving condition for which a corresponding plurality of reference midpoints are not stored in the driving condition storage unit 11 from the driving conditions and the target midpoints corresponding to the driving conditions stored in the learned data storage unit 15. Then, the midpoint estimation unit 20 stores the driving conditions and the estimated plurality of reference midpoints in the driving condition storage unit 11 in association with each other.

制御装置3のハードウェア構成は、図4に示す制御装置1のハードウェア構成と同様である。 The hardware configuration of the control device 3 is similar to the hardware configuration of the control device 1 shown in Figure 4.

上記構成を有する制御装置3が行う学習処理について図19を用いて説明する。制御装置1と同様に、例えば、ロボット10の設置後に、制御装置3が初めて動作を開始する際に、制御装置3は図19の学習処理を開始する。ステップS11からS16までの処理は、図5に示す制御装置1が行う処理と同様である。換言すれば、予め駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件と複数の基準中間点に基づいて、実施の形態1と同様に軌跡誤差の算出および目標中間点を示す軌跡モデルの生成が行われる。The learning process performed by the control device 3 having the above configuration will be described with reference to Figure 19. As with the control device 1, for example, when the control device 3 starts operating for the first time after the robot 10 is installed, the control device 3 starts the learning process of Figure 19. The processes from steps S11 to S16 are similar to the processes performed by the control device 1 shown in Figure 5. In other words, based on the drive conditions and multiple reference waypoints previously stored in the drive condition memory unit 11, the trajectory error is calculated and a trajectory model indicating the target waypoint is generated as in embodiment 1.

ステップS16の処理が完了すると、制御装置3はステップS31以降の処理を行う。中間点推定部20は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に対応する基準中間点の推定の要否を判定する(ステップS31)。詳細には、中間点推定部20は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に対応付けられている複数の基準中間点の個数が、学習部14における軌跡モデルの生成に必要な個数以上であるか否かに基づいて、基準中間点の推定の要否を判定する。一例として、中間点推定部20は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に基準中間点が対応付けられていない場合、基準中間点の推定が必要であると判定する。他の一例として、中間点推定部20は、駆動条件記憶部11に記憶されている各駆動条件に対応する基準中間点の個数が50未満であれば、基準中間点の推定が必要であると判定する。When the process of step S16 is completed, the control device 3 performs the process from step S31 onward. The midpoint estimation unit 20 determines whether or not it is necessary to estimate the reference midpoint corresponding to the driving condition stored in the driving condition storage unit 11 (step S31). In detail, the midpoint estimation unit 20 determines whether or not it is necessary to estimate the reference midpoint based on whether or not the number of multiple reference midpoints associated with the driving conditions stored in the driving condition storage unit 11 is equal to or greater than the number required for generating the trajectory model in the learning unit 14. As an example, the midpoint estimation unit 20 determines that it is necessary to estimate the reference midpoint when the reference midpoint is not associated with the driving condition stored in the driving condition storage unit 11. As another example, the midpoint estimation unit 20 determines that it is necessary to estimate the reference midpoint when the number of reference midpoints corresponding to each driving condition stored in the driving condition storage unit 11 is less than 50.

例えば、図20に示す駆動条件テーブルにおいて、フランジ160の先端面160aがロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(-100,0,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件には、基準中間点が対応付けられていない。同様に、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(0,100,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件には、基準中間点が対応付けられていない。このため、中間点推定部20は、図19のステップS31の処理において、これらの駆動条件について、基準中間点の推定が必要であると判定する(ステップS31;Yes)。For example, in the drive condition table shown in FIG. 20, the reference midpoint is not associated with the drive condition in which the flange 160 is driven at a target speed V1 from the motion start point (0,0,0) to the motion end point (-100,0,0) with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane on which the robot 10 is fixed. Similarly, the reference midpoint is not associated with the drive condition in which the flange 160 is driven at a target speed V1 from the motion start point (0,0,0) to the motion end point (0,100,0) with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane on which the robot 10 is fixed. For this reason, the midpoint estimation unit 20 determines that estimation of the reference midpoint is necessary for these drive conditions in the process of step S31 in FIG. 19 (step S31; Yes).

基準中間点の推定が必要である場合(ステップS31;Yes)、中間点推定部20は、軌跡モデルが示す駆動条件に応じた目標中間点から基準中間点を推定する(ステップS32)。If estimation of the reference midpoint is necessary (step S31; Yes), the midpoint estimation unit 20 estimates the reference midpoint from the target midpoint according to the driving conditions indicated by the trajectory model (step S32).

詳細には、中間点推定部20は、学習済みデータ記憶部15に記憶されている駆動条件と駆動条件に対応する目標中間点から、基準中間点の推定を必要とする駆動条件について、複数の基準中間点を推定する。例えば、図11に示す目標中間点テーブルから、各駆動条件の目標中間点を取得し、基準中間点の推定を必要とする駆動条件ごとに回帰分析を行って、基準中間点が対応付けられていない駆動条件の目標中間点を推定する。そして、中間点推定部20は、推定された目標中間点を中心とする空間に図7に示すように三次元的に配置された複数の基準中間点を推定する。推定された目標中間点を中心とする空間は、駆動条件記憶部11に予め記憶されている複数の基準中間点が位置する空間、例えば、図7の空間S1より狭いことが好ましい。これにより、軌跡誤差の算出に要する時間が短くなり、結果として、効率よく目標中間点を求めることが可能となる。In detail, the midpoint estimation unit 20 estimates a plurality of reference midpoints for a driving condition that requires estimation of a reference midpoint from the driving conditions and the target midpoints corresponding to the driving conditions stored in the learned data storage unit 15. For example, the target midpoint for each driving condition is obtained from the target midpoint table shown in FIG. 11, and a regression analysis is performed for each driving condition that requires estimation of a reference midpoint to estimate a target midpoint for a driving condition that does not correspond to a reference midpoint. Then, the midpoint estimation unit 20 estimates a plurality of reference midpoints arranged three-dimensionally as shown in FIG. 7 in a space centered on the estimated target midpoint. It is preferable that the space centered on the estimated target midpoint is narrower than the space in which the plurality of reference midpoints stored in advance in the driving condition storage unit 11 are located, for example, the space S1 in FIG. 7. This shortens the time required to calculate the trajectory error, and as a result, it becomes possible to efficiently obtain the target midpoint.

中間点推定部20は、図19のステップS32の処理において、上述のように、基準中間点の推定を必要とする各駆動条件について複数の基準中間点を推定すると、各駆動条件と推定した複数の基準中間点とを対応付けて駆動条件記憶部11に記憶させる(ステップS33)。この結果、図21に示すように、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルに、駆動条件と推定された基準中間点とを対応付けるレコードが追加される。19, when the midpoint estimation unit 20 estimates multiple reference midpoints for each driving condition that requires estimation of the reference midpoint as described above, the midpoint estimation unit 20 associates each driving condition with the estimated multiple reference midpoints and stores them in the driving condition storage unit 11 (step S33). As a result, as shown in FIG. 21, a record that associates the driving condition with the estimated reference midpoint is added to the driving condition table stored in the driving condition storage unit 11.

図19のステップS33の処理が完了すると、制御装置3は、ステップS11の処理から上述の処理を繰り返す。ステップS33において、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルに、駆動条件と推定された基準中間点とを対応付けるレコードが追加されているため、駆動条件と推定された基準中間点について、実施の形態1と同様に学習処理が行われる。すでに学習処理の対象となっていて、推定された基準中間点に対応付けられるレコードが追加されていない駆動条件については、学習処理を繰り返す必要はない。 When the processing of step S33 in FIG. 19 is completed, the control device 3 repeats the above-described processing from the processing of step S11. In step S33, a record associating the driving condition with the estimated reference midpoint has been added to the driving condition table stored in the driving condition storage unit 11, so that a learning process is performed for the driving condition and the estimated reference midpoint in the same manner as in embodiment 1. There is no need to repeat the learning process for driving conditions that have already been the subject of the learning process and for which a record associated with the estimated reference midpoint has not been added.

ステップS33において、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルに、駆動条件と推定された基準中間点とを対応付けるレコードが追加されて、上述の学習処理が行われると、中間点推定部20は、基準中間点の推定は不要であると判定する(ステップS31;No)。基準中間点の推定が不要である場合(ステップS31;No)、制御装置3は、学習処理を終了する。
上述の学習処理が終了した後に制御装置3が行う運用処理は、実施の形態1と同様である。
In step S33, a record associating the driving condition with the estimated reference midpoint is added to the driving condition table stored in the driving condition storage unit 11, and the learning process described above is performed. Then, the midpoint estimation unit 20 determines that it is not necessary to estimate the reference midpoint (step S31; No). If it is not necessary to estimate the reference midpoint (step S31; No), the control device 3 ends the learning process.
The operational process performed by the control device 3 after the above-mentioned learning process is completed is the same as that in the first embodiment.

以上説明したとおり、実施の形態3に係る制御装置3は、軌跡モデルが示す駆動条件に応じた目標中間点から、他の駆動条件に対応する基準中間点を推定する。軌跡モデルに基づいて基準中間点を推定し、推定した基準中間点に基づいて軌跡誤差を算出し、目標中間点を求めるため、予め定められた全ての基準中間点について軌跡誤差を算出する場合と比べて、制御装置3の学習効率は高い。推定する基準中間点の数を、予め駆動条件記憶部11に記憶されている基準中間点の数よりも減らすことで、より効率よく制御装置3の学習を行うことが可能となる。 As described above, the control device 3 according to the third embodiment estimates reference midpoints corresponding to other driving conditions from target midpoints according to driving conditions indicated by the trajectory model. The control device 3 estimates the reference midpoints based on the trajectory model, calculates the trajectory error based on the estimated reference midpoints, and determines the target midpoint. This results in higher learning efficiency for the control device 3 compared to a case in which trajectory errors are calculated for all predetermined reference midpoints. By reducing the number of reference midpoints to be estimated below the number of reference midpoints previously stored in the driving condition memory unit 11, it becomes possible for the control device 3 to learn more efficiently.

(実施の形態4)
実施の形態1,2では、駆動条件テーブルに予め各駆動条件に対応する全ての基準中間点が記憶されているが、基準中間点は推定されてもよい。さらに、駆動条件も推定されてもよい。実施の形態4では、ロボット10と、少なくとも一部の駆動条件および少なくとも一部の基準中間点を推定して学習処理を行う制御装置4とを備えるロボットシステム103について、実施の形態1に係るロボットシステム100と異なる点を中心に説明する。
(Embodiment 4)
In the first and second embodiments, all reference midpoints corresponding to each drive condition are stored in advance in the drive condition table, but the reference midpoints may be estimated. Furthermore, the drive conditions may also be estimated. In the fourth embodiment, a robot system 103 including a robot 10 and a control device 4 that estimates at least some drive conditions and at least some reference midpoints and performs a learning process will be described, focusing on the differences from the robot system 100 according to the first embodiment.

図22に示すロボットシステム103が備える制御装置4は、実施の形態1に係る制御装置1の構成に加えて、駆動条件推定部21をさらに備える。駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に駆動条件に対応して記憶されている複数の基準中間点の個数が十分でない場合に、基準中間点を推定し、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件の個数が十分でない場合に、駆動条件と駆動条件に対応する複数の基準中間点を推定する。22 includes a control device 4 that is provided in the robot system 103, and includes the configuration of the control device 1 according to the first embodiment, and further includes a drive condition estimation unit 21. The drive condition estimation unit 21 estimates a reference midpoint when the number of reference midpoints stored in the drive condition storage unit 11 corresponding to the drive condition is insufficient, and estimates a drive condition and a plurality of reference midpoints corresponding to the drive condition when the number of drive conditions stored in the drive condition storage unit 11 is insufficient.

詳細には、駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件および基準中間点に応じて学習部14が算出した軌跡誤差から、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に対応付けられる新たな基準中間点、ならびに、駆動条件記憶部11に記憶されていない新たな駆動条件および新たな駆動条件に対応付けられる複数の基準中間点を推定する。そして、駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件と駆動条件に基づいて推定された新たな基準中間点を対応付けて駆動条件記憶部11に記憶させる。駆動条件推定部21はさらに、推定された駆動条件および推定された複数の基準中間点のそれぞれとを対応付けて駆動条件記憶部11に記憶させる。In detail, the driving condition estimation unit 21 estimates a new reference intermediate point associated with the driving condition stored in the driving condition storage unit 11, as well as a new driving condition not stored in the driving condition storage unit 11 and a plurality of reference intermediate points associated with the new driving condition, from the trajectory error calculated by the learning unit 14 according to the driving condition and the reference intermediate point stored in the driving condition storage unit 11. The driving condition estimation unit 21 then associates the driving condition stored in the driving condition storage unit 11 with the new reference intermediate point estimated based on the driving condition, and stores them in the driving condition storage unit 11. The driving condition estimation unit 21 further associates the estimated driving condition with each of the plurality of estimated reference intermediate points, and stores them in the driving condition storage unit 11.

制御装置4のハードウェア構成は、図4に示す制御装置1のハードウェア構成と同様である。 The hardware configuration of the control device 4 is similar to the hardware configuration of the control device 1 shown in Figure 4.

上記構成を有する制御装置4が行う学習処理について図23を用いて説明する。制御装置1と同様に、例えば、ロボット10の設置後に、制御装置4が初めて動作を開始する際に、制御装置4は図23の学習処理を開始する。ステップS11からS15までの処理は、図5に示す制御装置1が行う処理と同様である。換言すれば、予め駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件と基準中間点に基づいて、実施の形態1と同様に軌跡誤差の算出処理が行われる。The learning process performed by the control device 4 having the above configuration will be described with reference to Figure 23. As with the control device 1, for example, when the control device 4 starts operating for the first time after the robot 10 is installed, the control device 4 starts the learning process of Figure 23. The processes from steps S11 to S15 are similar to the processes performed by the control device 1 shown in Figure 5. In other words, the trajectory error calculation process is performed similarly to embodiment 1 based on the drive conditions and reference midpoints previously stored in the drive condition memory unit 11.

ステップS15の処理が完了すると、制御装置4はステップS41以降の処理を行う。駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に対応する基準中間点の推定の要否を判定する(ステップS41)。詳細には、駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に対応する基準中間点の個数が、学習部14における軌跡モデルの生成に必要な個数以上であるか否かに基づいて、基準中間点の推定の要否を判定する。例えば、駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている各駆動条件に対応する基準中間点の個数が50未満であれば、基準中間点の推定が必要であると判定する。 When the processing of step S15 is completed, the control device 4 performs the processing from step S41 onward. The driving condition estimation unit 21 determines whether or not it is necessary to estimate the reference intermediate point corresponding to the driving condition stored in the driving condition storage unit 11 (step S41). In detail, the driving condition estimation unit 21 determines whether or not it is necessary to estimate the reference intermediate point based on whether or not the number of reference intermediate points corresponding to the driving condition stored in the driving condition storage unit 11 is equal to or greater than the number required for generating the trajectory model in the learning unit 14. For example, if the number of reference intermediate points corresponding to each driving condition stored in the driving condition storage unit 11 is less than 50, the driving condition estimation unit 21 determines that it is necessary to estimate the reference intermediate point.

例えば、制御装置4が学習処理を開始する時点で、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルに、図6に示す一行目のレコードのみが記憶されている場合、駆動条件推定部21は、図23のステップS41の処理において、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件について、基準中間点の推定が必要であると判定する(ステップS41;Yes)。For example, if only the first row of records shown in FIG. 6 is stored in the drive condition table stored in the drive condition memory unit 11 at the time the control device 4 starts the learning process, the drive condition estimation unit 21 determines in the processing of step S41 in FIG. 23 that it is necessary to estimate the reference midpoint for the drive condition for driving the flange 160 from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) at the target speed V1 with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane to which the robot 10 is fixed (step S41; Yes).

基準中間点の推定が必要である場合(ステップS41;Yes)、駆動条件推定部21は、学習済みデータ記憶部15に記憶されている誤差テーブルに基づいて、回帰アルゴリズムにより、基準中間点の推定を行う(ステップS42)。例えば、駆動条件推定部21は、ガウス過程回帰アルゴリズムにより、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件について、基準中間点の推定を行う。ガウス過程回帰アルゴリズムの目的関数は軌跡誤差である。If it is necessary to estimate the reference midpoint (step S41; Yes), the drive condition estimation unit 21 estimates the reference midpoint by a regression algorithm based on the error table stored in the learned data storage unit 15 (step S42). For example, the drive condition estimation unit 21 estimates the reference midpoint by a Gaussian process regression algorithm for a drive condition in which the flange 160 is driven from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) at a target speed V1 with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane on which the robot 10 is fixed. The objective function of the Gaussian process regression algorithm is the trajectory error.

駆動条件推定部21は、ステップS42で推定した基準中間点を、駆動条件に対応付けて駆動条件記憶部11に記憶させる(ステップS43)。この結果、例えば、図6に示す二行目以降のレコードが生成される。ステップS43の処理が完了すると、制御装置4はステップS11から上述の処理を繰り返す。ステップS43において、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルに、駆動条件と推定された基準中間点とを対応付けるレコードが追加されているため、駆動条件と推定された基準中間点について、実施の形態1と同様に軌跡誤差の算出処理が行われる。すでに算出処理の対象となった駆動条件については、学習処理を繰り返す必要はない。The driving condition estimation unit 21 stores the reference midpoint estimated in step S42 in the driving condition storage unit 11 in association with the driving condition (step S43). As a result, for example, the records from the second row onward shown in FIG. 6 are generated. When the processing of step S43 is completed, the control device 4 repeats the above-mentioned processing from step S11. In step S43, a record associating the driving condition with the estimated reference midpoint has been added to the driving condition table stored in the driving condition storage unit 11, so that the trajectory error calculation processing is performed for the driving condition and the estimated reference midpoint in the same manner as in embodiment 1. There is no need to repeat the learning processing for the driving conditions that have already been the subject of the calculation processing.

上述の処理が繰り返された結果、各駆動条件に十分な個数の基準中間点が対応付けられて、駆動条件記憶部11に記憶されると、駆動条件推定部21は、基準中間点の推定は不要であると判定する(ステップS41;No)。基準中間点の推定が不要である場合(ステップS41;No)、駆動条件推定部21は、駆動条件の推定の要否を判定する(ステップS44)。When a sufficient number of reference midpoints are associated with each driving condition and stored in the driving condition storage unit 11 as a result of repeating the above-mentioned process, the driving condition estimation unit 21 determines that estimation of the reference midpoint is unnecessary (step S41; No). If estimation of the reference midpoint is unnecessary (step S41; No), the driving condition estimation unit 21 determines whether or not estimation of the driving condition is necessary (step S44).

詳細には、駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件がロボット10の制御パターンの種類に対して十分であるか否かに基づいて、駆動条件の推定の要否を判定する。例えば、駆動条件推定部21は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件の種類が、予め定められているロボット10の制御パターンの種類より少なければ、駆動条件の推定が必要であると判定する。駆動条件推定部21は、図示しないメモリに、ロボット10の制御パターンの種類についての情報を保持していればよい。In detail, the drive condition estimation unit 21 determines whether or not it is necessary to estimate the drive conditions based on whether or not the drive conditions stored in the drive condition storage unit 11 are sufficient for the types of control patterns of the robot 10. For example, the drive condition estimation unit 21 determines that it is necessary to estimate the drive conditions if the types of drive conditions stored in the drive condition storage unit 11 are fewer than the types of predetermined control patterns of the robot 10. The drive condition estimation unit 21 only needs to store information about the types of control patterns of the robot 10 in a memory (not shown).

例えば、ステップS43の処理が終了した時点で、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件が、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件のみである場合、駆動条件推定部21は、駆動条件の推定が必要であると判定する(ステップS44;Yes)。For example, when the processing of step S43 is completed, if the only driving condition stored in the driving condition memory unit 11 is a driving condition in which the tip surface 160a of the flange 160 is parallel to the plane on which the robot 10 is fixed and the flange 160 is driven from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) at the target speed V1, the driving condition estimation unit 21 determines that estimation of the driving conditions is necessary (step S44; Yes).

駆動条件の推定が必要である場合(ステップS44;Yes)、駆動条件推定部21は、学習済みデータ記憶部15に記憶されている誤差テーブルに基づいて、回帰アルゴリズムにより、他の駆動条件と他の駆動条件に対応する複数の基準中間点の推定を行う(ステップS45)。他の駆動条件とは、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件とは異なる駆動条件である。例えば、駆動条件推定部21は、ガウス過程回帰アルゴリズムにより、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(-100,0,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件を推定し、推定した駆動条件に対応する複数の基準中間点の推定を行う。推定された駆動条件に対応する複数の基準中間点の推定は、ステップS42の処理と同様である。If it is necessary to estimate the driving conditions (step S44; Yes), the driving condition estimation unit 21 estimates other driving conditions and multiple reference intermediate points corresponding to the other driving conditions by a regression algorithm based on the error table stored in the learned data storage unit 15 (step S45). The other driving conditions are driving conditions different from the driving conditions stored in the driving condition storage unit 11. For example, the driving condition estimation unit 21 estimates driving conditions that drive the flange 160 from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (-100,0,0) at a target speed V1 by a Gaussian process regression algorithm with the tip surface 160a of the flange 160 parallel to the plane on which the robot 10 is fixed, and estimates multiple reference intermediate points corresponding to the estimated driving conditions. The estimation of multiple reference intermediate points corresponding to the estimated driving conditions is similar to the processing of step S42.

駆動条件推定部21は、ステップS45で推定した駆動条件および複数の基準中間点を対応付けて駆動条件記憶部11に記憶させる(ステップS46)。この結果、例えば、図21に示すように、フランジ160の先端面160aが、ロボット10が固定されている平面に平行な状態で、フランジ160を動作開始点(0,0,0)から動作終了点(-100,0,0)まで目標速度V1で駆動する駆動条件についての複数のレコードが生成される。ステップS46の処理が完了すると、制御装置4はステップS11から上述の処理を繰り返す。ステップS46において、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルに、推定された駆動条件と推定された複数の基準中間点のそれぞれとを対応付けるレコードが追加されているため、推定された駆動条件と推定された複数の基準中間点について、実施の形態1と同様に軌跡誤差の算出処理が行われる。すでに算出処理の対象となった駆動条件については、算出処理を繰り返す必要はない。The drive condition estimation unit 21 stores the drive conditions estimated in step S45 in association with the multiple reference intermediate points in the drive condition storage unit 11 (step S46). As a result, for example, as shown in FIG. 21, multiple records are generated for drive conditions in which the tip surface 160a of the flange 160 is parallel to the plane on which the robot 10 is fixed, and the flange 160 is driven at a target speed V1 from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (-100,0,0). When the process of step S46 is completed, the control device 4 repeats the above-mentioned process from step S11. In step S46, a record that associates the estimated drive conditions with each of the estimated multiple reference intermediate points is added to the drive condition table stored in the drive condition storage unit 11, so that the trajectory error calculation process is performed for the estimated drive conditions and the estimated multiple reference intermediate points in the same manner as in embodiment 1. There is no need to repeat the calculation process for drive conditions that have already been subject to the calculation process.

上述の処理が繰り返された結果、十分な個数の駆動条件と、各駆動条件に対応する十分な個数の基準中間点が、駆動条件記憶部11に記憶されると、駆動条件推定部21は、基準中間点の推定は不要であり(ステップS41;No)、かつ、駆動条件の推定は不要であると判定する(ステップS44;No)。基準中間点の推定は不要であり(ステップS41;No)、かつ、駆動条件の推定は不要である場合(ステップS44;No)、学習部14は、実施の形態1と同様に、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件ごとに示す軌跡モデルを生成する(ステップS16)。ステップS16の処理が完了すると、制御装置4は学習処理を終了する。
上述の学習処理が終了した後に制御装置4が行う運用処理は、実施の形態1と同様である。
When a sufficient number of driving conditions and a sufficient number of reference intermediate points corresponding to each driving condition are stored in the driving condition storage unit 11 as a result of repeating the above-mentioned process, the driving condition estimation unit 21 determines that estimation of the reference intermediate point is not necessary (step S41; No) and that estimation of the driving condition is not necessary (step S44; No). If estimation of the reference intermediate point is not necessary (step S41; No) and estimation of the driving condition is not necessary (step S44; No), the learning unit 14 generates a trajectory model indicating the target intermediate point that minimizes the trajectory error for each driving condition, as in the first embodiment (step S16). When the process of step S16 is completed, the control device 4 ends the learning process.
The operational process performed by the control device 4 after the above-mentioned learning process is completed is the same as that in the first embodiment.

以上説明した通り、実施の形態4に係る制御装置4は、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件について、駆動条件に対応する基準中間点を推定し、推定した基準中間点に基づいて軌跡誤差を算出し、目標中間点を求める。さらに、制御装置4は、駆動条件記憶部11に記憶されていない駆動条件を推定し、推定した駆動条件に対応する複数の基準中間点を推定して、推定した駆動条件および複数の基準中間点に基づいて軌跡誤差を算出し、目標中間点を求める。このため、事前に駆動条件記憶部11に多数の駆動条件および多数の基準中間点を記憶していなくても、ロボット10を制御するための多様な駆動条件について軌跡誤差を算出し、実軌跡を理想軌跡に近づけることが可能となる。As described above, the control device 4 according to the fourth embodiment estimates a reference midpoint corresponding to the drive condition stored in the drive condition storage unit 11, calculates a trajectory error based on the estimated reference midpoint, and obtains a target midpoint. Furthermore, the control device 4 estimates a drive condition not stored in the drive condition storage unit 11, estimates a plurality of reference midpoints corresponding to the estimated drive condition, calculates a trajectory error based on the estimated drive condition and a plurality of reference midpoints, and obtains a target midpoint. Therefore, even if a large number of drive conditions and a large number of reference midpoints are not stored in the drive condition storage unit 11 in advance, it is possible to calculate a trajectory error for various drive conditions for controlling the robot 10 and bring the actual trajectory closer to the ideal trajectory.

(実施の形態5)
ロボット10の軌跡を取得する方法は、上述の例に限られない。ロボット10と、実施の形態1とは異なる方法でロボット10の軌跡を取得する制御装置5と、を備えるロボットシステム104について、実施の形態1に係るロボットシステム100と異なる点を中心に説明する。
(Embodiment 5)
The method of acquiring the trajectory of the robot 10 is not limited to the above example. A robot system 104 including the robot 10 and the control device 5 that acquires the trajectory of the robot 10 by a method different from that of the first embodiment will be described, focusing on the differences from the robot system 100 according to the first embodiment.

図24に示す制御装置5は、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置によらずロボット10の軌跡を取得する実軌跡取得部22を備える。実軌跡取得部22は、ロボット10の軌跡を測定する測定器、例えば、三次元測定器を有し、測定器の測定値に応じてロボット10の軌跡を取得する。三次元測定器は、ロボット10の先端リンクの移動範囲にレーザー光を照射し、ロボット10の先端リンクで反射されたレーザー光を受信することで、ロボット10の先端リンクの位置を取得する。 The control device 5 shown in Fig. 24 includes an actual trajectory acquisition unit 22 that acquires the trajectory of the robot 10 regardless of the rotational positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6. The actual trajectory acquisition unit 22 has a measuring device, for example a three-dimensional measuring device, that measures the trajectory of the robot 10, and acquires the trajectory of the robot 10 according to the measurement values of the measuring device. The three-dimensional measuring device acquires the position of the tip link of the robot 10 by irradiating a laser beam within the movement range of the tip link of the robot 10 and receiving the laser beam reflected by the tip link of the robot 10.

実施の形態5では、実軌跡取得部22は、上述の処理を制御周期ごとに行って、制御周期ごとのXYZ直交座標系における先端リンクの実際の位置である実位置を示す実軌跡を算出する。そして、実軌跡取得部22は、実軌跡を学習部14に送る。In the fifth embodiment, the actual trajectory acquisition unit 22 performs the above-mentioned process for each control cycle to calculate an actual trajectory indicating the actual position, which is the actual position of the tip link in the XYZ Cartesian coordinate system for each control cycle. Then, the actual trajectory acquisition unit 22 sends the actual trajectory to the learning unit 14.

制御装置5のハードウェア構成は、図4に示す制御装置1と同様である。
上記構成を有する制御装置5が行う学習処理は、先端リンクの軌跡の取得方法を除いて、制御装置1と同様である。制御装置5が行う運用処理は、制御装置1と同様である。
The hardware configuration of the control device 5 is similar to that of the control device 1 shown in FIG.
The learning process performed by the control device 5 having the above configuration is the same as that of the control device 1, except for the method of acquiring the trajectory of the end link. The operation process performed by the control device 5 is the same as that of the control device 1.

以上説明した通り、実施の形態5に係る制御装置5は、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6の回転位置によらずロボット10の軌跡を取得するため、取得した実軌跡にロボット10の機械的剛性に起因する誤差が含まれず、実軌跡の精度が向上する。As described above, the control device 5 of embodiment 5 acquires the trajectory of the robot 10 regardless of the rotational positions of the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6, so that the acquired actual trajectory does not include errors caused by the mechanical rigidity of the robot 10, improving the accuracy of the actual trajectory.

本開示は、上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態の内、複数の実施の形態を任意に組み合わせることが可能である。一例として、制御装置3-5は、制御装置2と同様に力覚センサ190の測定値から反力を算出し、軌跡誤差と軌跡誤差に対応する反力に応じて目標中間点を決定してもよい。The present disclosure is not limited to the above-described embodiments. Any combination of two or more of the above-described embodiments is possible. As an example, the control device 3-5 may calculate a reaction force from the measurement value of the force sensor 190, similar to the control device 2, and determine a target intermediate point according to the trajectory error and the reaction force corresponding to the trajectory error.

駆動条件は、上述の例に限られない。一例として、駆動条件は、加工対象物についての情報をさらに含むものでもよい。具体的には、駆動条件は、先端リンクの動作開始点、動作終了点、速度、および姿勢、ならびに加工対象物の重量を含むものでもよい。学習部14は、外部装置、例えば加工対象物の重量を測定する重量センサから加工対象物であるワークの重量についての情報を取得すればよい。詳細には、制御装置1-5は、重量センサから測定値を取得し、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件に従ってロボット10,30を制御し、駆動条件および重量センサの測定値に応じた軌跡誤差を算出することを繰り返し、軌跡モデルを生成する。この結果、学習部14は、図25に示すように、先端リンクの動作開始点、動作終了点、速度、および姿勢、ならびにワークの重量を含む駆動条件と目標中間点とを対応付ける目標中間点テーブルを生成する。 The driving conditions are not limited to the above examples. As an example, the driving conditions may further include information about the workpiece. Specifically, the driving conditions may include the motion start point, motion end point, speed, and posture of the tip link, as well as the weight of the workpiece. The learning unit 14 may acquire information about the weight of the workpiece, which is the workpiece, from an external device, for example, a weight sensor that measures the weight of the workpiece. In detail, the control device 1-5 acquires measurements from the weight sensor, controls the robots 10 and 30 according to the driving conditions stored in the driving condition storage unit 11, and repeatedly calculates the trajectory error according to the driving conditions and the measured values of the weight sensor to generate a trajectory model. As a result, the learning unit 14 generates a target intermediate point table that associates the driving conditions, including the motion start point, motion end point, speed, and posture of the tip link, as well as the weight of the workpiece, with the target intermediate point, as shown in FIG. 25.

運用時において、目標軌跡決定部16は、駆動指令を取得すると、学習済みデータ記憶部15から、駆動指令が示す先端リンクの動作開始点、動作終了点、速度、および姿勢と重量センサの測定値に応じた目標中間点を取得する。そして、目標軌跡決定部16は、駆動指令が示す先端リンクの動作開始点、動作終了点、速度、および姿勢に基づき、目標中間点を通る目標軌跡を決定する。加工対象物の重量に応じた目標軌跡に基づいてロボット10,30が制御されることで、ロボット10,30の制御精度が向上する。During operation, when the target trajectory determination unit 16 receives a drive command, it obtains from the learned data storage unit 15 the motion start point, motion end point, speed, and posture of the tip link indicated by the drive command, and a target intermediate point corresponding to the measured value of the weight sensor. The target trajectory determination unit 16 then determines a target trajectory passing through the target intermediate point based on the motion start point, motion end point, speed, and posture of the tip link indicated by the drive command. The control accuracy of the robots 10, 30 is improved by controlling the robots 10, 30 based on the target trajectory corresponding to the weight of the workpiece.

加工対象物についての情報は、ワークの重量に限られず、ワークの重量、形状、および寸法の少なくともいずれかを含めばよい。 Information about the workpiece is not limited to the weight of the workpiece, but may include at least one of the weight, shape, and dimensions of the workpiece.

他の一例として、駆動条件は、先端リンクの動作開始点、動作終了点、動作開始点から動作終了点に至るまでに要する時間および姿勢を含むものでもよい。
上述の実施の形態では、駆動条件は平面での直線的な移動を指示しているが、駆動条件は、三次元での移動、曲線的な移動等を指示してもよい。
As another example, the drive conditions may include the motion start point, motion end point, time required for the tip link to move from the motion start point to the motion end point, and posture.
In the above embodiment, the drive condition specifies linear movement on a plane, but the drive condition may specify movement in three dimensions, curvilinear movement, or the like.

上述の実施の形態では、駆動条件記憶部11に記憶されている駆動条件テーブルの1つのレコードには、1つの基準中間点が記憶されているが、駆動条件テーブルの1つのレコードに複数の基準中間点が記憶されてもよい。この場合、基準軌跡決定部12は、同じレコードに記憶されている複数の基準中間点を通る基準軌跡を決定すればよい。In the above embodiment, one reference midpoint is stored in one record of the drive condition table stored in the drive condition storage unit 11, but multiple reference midpoints may be stored in one record of the drive condition table. In this case, the reference trajectory determination unit 12 may determine a reference trajectory that passes through the multiple reference midpoints stored in the same record.

駆動条件記憶部11および学習済みデータ記憶部15は、制御装置1-5の外部に設けられてもよい。一例として、駆動条件記憶部11および学習済みデータ記憶部15は、ネットワーク上の記憶装置の機能として実現されてもよい。The drive condition storage unit 11 and the learned data storage unit 15 may be provided outside the control device 1-5. As an example, the drive condition storage unit 11 and the learned data storage unit 15 may be realized as functions of a storage device on a network.

基準軌跡、理想軌跡、および目標軌跡の決定方法は、上述の例に限られない。詳細には、実施の形態1において基準軌跡決定部12が決定する基準軌跡RT2は、動作開始点SP1から基準中間点RP2を通って動作終了点EP1に至る滑らかな曲線であって、XY平面においてY軸負方向に突出する曲線で示されるが、基準軌跡RT2はこのような曲線に限られず、複数の方向に突出する曲線で示されてもよい。一例として、基準軌跡RT2は、動作開始点SP1から動作終了点EP1に至るまでにY軸負方向に突出し、かつ、動作開始点SP1および動作終了点EP1の付近でXY平面においてY軸正方向に突出する曲線で示されてもよい。The method of determining the reference trajectory, ideal trajectory, and target trajectory is not limited to the above example. In detail, the reference trajectory RT2 determined by the reference trajectory determination unit 12 in the first embodiment is a smooth curve extending from the motion start point SP1 through the reference intermediate point RP2 to the motion end point EP1, and is shown as a curve protruding in the negative Y-axis direction on the XY plane, but the reference trajectory RT2 is not limited to such a curve and may be shown as a curve protruding in multiple directions. As an example, the reference trajectory RT2 may be shown as a curve protruding in the negative Y-axis direction from the motion start point SP1 to the motion end point EP1, and protruding in the positive Y-axis direction on the XY plane near the motion start point SP1 and the motion end point EP1.

他の一例として、基準軌跡決定部12は、駆動条件が示す動作開始点と基準中間点を線形補間し、基準中間点と駆動条件が示す動作終了点を線形補間することで、基準軌跡を決定してもよい。基準軌跡が線形補間により決定された際にも、制御部17がモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を滑らかに回転させる制御を行うことで、先端リンクは滑らかに移動し、実軌跡は滑らかな曲線となる。As another example, the reference trajectory determination unit 12 may determine the reference trajectory by linearly interpolating the motion start point and the reference intermediate point indicated by the drive conditions, and linearly interpolating the reference intermediate point and the motion end point indicated by the drive conditions. Even when the reference trajectory is determined by linear interpolation, the control unit 17 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 to rotate smoothly, so that the tip link moves smoothly and the actual trajectory becomes a smooth curve.

他の一例として、基準軌跡決定部12は、動作開始点、基準中間点、および動作終了点と制御周期ごとの先端リンクの基準位置とが対応付けられている図示しないテーブルを用いて、基準軌跡を決定してもよい。As another example, the reference trajectory determination unit 12 may determine the reference trajectory using a table (not shown) in which the operation start point, reference intermediate point, and operation end point are associated with the reference position of the tip link for each control cycle.

理想軌跡および目標軌跡についても、上述の基準軌跡の決定方法と同様の方法によって、決定することが可能である。The ideal trajectory and target trajectory can also be determined using a method similar to that used to determine the reference trajectory described above.

実施の形態1では、ロボット10を直線的に動かすため、理想軌跡が直線であるが、理想軌跡はロボット10の動かし方に応じて定められればよく、直線に限られない。具体的には、理想軌跡は、円弧、曲線、または直線、円弧、および曲線の組合せでもよい。In the first embodiment, the ideal trajectory is a straight line because the robot 10 is moved linearly, but the ideal trajectory need only be determined according to how the robot 10 is moved, and is not limited to a straight line. Specifically, the ideal trajectory may be an arc, a curve, or a combination of a straight line, an arc, and a curve.

実施の形態1において目標軌跡決定部16が決定する目標軌跡TT1は、動作開始点SP1から目標中間点TP1を通って動作終了点EP1に至る滑らかな曲線であって、XY平面においてY軸負方向に突出する曲線で示されるが、目標軌跡TT1はこのような曲線に限られない。一例として、目標軌跡TT1は、動作開始点SP1から動作終了点EP1に至るまでにY軸負方向に突出し、かつ、動作開始点SP1および動作終了点EP1の付近でXY平面においてY軸正方向に突出する曲線で示されてもよい。In the first embodiment, the target trajectory TT1 determined by the target trajectory determination unit 16 is a smooth curve extending from the motion start point SP1 through the target intermediate point TP1 to the motion end point EP1, and is shown as a curve protruding in the negative Y-axis direction on the XY plane, but the target trajectory TT1 is not limited to such a curve. As an example, the target trajectory TT1 may be shown as a curve protruding in the negative Y-axis direction from the motion start point SP1 to the motion end point EP1, and protruding in the positive Y-axis direction on the XY plane near the motion start point SP1 and the motion end point EP1.

他の一例として、目標軌跡決定部16は、駆動条件が示す動作開始点と目標中間点を線形補間し、目標中間点と駆動条件が示す動作終了点を線形補間することで、目標軌跡を決定してもよい。目標軌跡が線形補間により決定された際にも、制御部17がモータM1,M2,M3,M4,M5,M6を滑らかに回転させる制御を行うことで、先端リンクは滑らかに移動し、実軌跡は滑らかな曲線となる。As another example, the target trajectory determination unit 16 may determine the target trajectory by linearly interpolating the motion start point and the target intermediate point indicated by the drive conditions, and linearly interpolating the target intermediate point and the motion end point indicated by the drive conditions. Even when the target trajectory is determined by linear interpolation, the control unit 17 controls the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 to rotate smoothly, so that the tip link moves smoothly and the actual trajectory becomes a smooth curve.

目標中間点の決定方法は、上述の例に限られない。一例として、学習部14,18は、線形回帰、曲線回帰、多項式回帰、多次元関数フィッティング等を用いて、目標中間点を決定してもよい。例えば、学習部14,18は、基準中間点のXYZ各座標成分を独立変数し、軌跡誤差を目的関数として多次元関数フィッティングを行って、軌跡誤差を最小化する目標中間点を決定してもよい。The method of determining the target intermediate point is not limited to the above example. As an example, the learning units 14 and 18 may determine the target intermediate point using linear regression, curvilinear regression, polynomial regression, multidimensional function fitting, or the like. For example, the learning units 14 and 18 may determine the target intermediate point that minimizes the trajectory error by performing multidimensional function fitting with the XYZ coordinate components of the reference intermediate point as independent variables and the trajectory error as an objective function.

軌跡モデルの生成方法は、上述の例に限られない。一例として、学習部14,18は、ニューラルネットワークモデルに従って、教師あり学習を行って、軌跡モデルを生成してもよい。教師あり学習とは、入力と結果のデータセットを大量に学習装置に与えることで、学習装置が大量のデータセットにある特徴を学習し、入力から結果を推定するモデルを生成することを意味する。例えば、学習部14,18は、駆動条件が示す動作開始点と動作終了点を入力データとし、目標中間点を結果データとしてニューラルネットワークモデルである軌跡モデルを生成する。生成された軌跡モデルを利用して、駆動条件に応じた軌跡誤差が最小となる目標中間点を得ることが可能となる。The method of generating the trajectory model is not limited to the above example. As an example, the learning units 14 and 18 may perform supervised learning according to a neural network model to generate a trajectory model. Supervised learning means that a large amount of data sets of input and results are provided to a learning device, so that the learning device learns features in the large amount of data sets and generates a model that estimates a result from the input. For example, the learning units 14 and 18 generate a trajectory model, which is a neural network model, using the operation start point and operation end point indicated by the driving conditions as input data and the target intermediate point as result data. Using the generated trajectory model, it is possible to obtain a target intermediate point that minimizes the trajectory error according to the driving conditions.

機械学習においては、過学習により推定精度が低下することが知られているため、いずれの学習モデルを使用する場合でも、過学習を抑制することが好ましい。過学習を抑制する方法としては、例えば、学習するデータを正規化する方法、学習モデル内のパラメータ数を少なくする方法等がある。一例として、多次元関数フィッティングを行う際には、関数の次元数を制限、例えば、5次以下に制限することが好ましい。他の一例として、ニューラルネットワークモデルにおいて、中間層の数を制限、例えば、10層以下に制限することが好ましい。また、ニューラルネットワークモデルにおいては、学習モデルの特定のレイヤーの出力を学習時にランダムに0としてもよい。さらに、上述の方式を組み合わせることで、過学習を抑制してもよい。In machine learning, it is known that overlearning reduces the estimation accuracy, so it is preferable to suppress overlearning regardless of which learning model is used. Methods for suppressing overlearning include, for example, normalizing the data to be learned and reducing the number of parameters in the learning model. As an example, when performing multidimensional function fitting, it is preferable to limit the number of dimensions of the function, for example, to 5th degree or less. As another example, in a neural network model, it is preferable to limit the number of intermediate layers, for example, to 10 layers or less. In addition, in a neural network model, the output of a specific layer of the learning model may be randomly set to 0 during learning. Furthermore, overlearning may be suppressed by combining the above-mentioned methods.

学習部14,18は、直後の運用処理で行われるロボット10,30の制御に応じて学習処理を行ってもよい。一例として、運用処理で動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)までロボット10,30を動かすことが予め定められている場合の学習部14の動作について説明する。この場合、学習部14は、動作開始点(0,0,0)および動作終了点(100,0,0)を含む駆動条件と駆動条件に対応付けられた複数の基準中間点に基づいて、軌跡誤差を学習して軌跡モデルを生成すればよい。運用処理で行われるロボット10,30の制御に応じた駆動条件と駆動条件に対応付けられた複数の基準中間点に基づいて学習処理を行うことで、学習効率が向上する。The learning unit 14, 18 may perform the learning process according to the control of the robot 10, 30 performed in the operation process immediately after. As an example, the operation of the learning unit 14 in a case where it is predetermined to move the robot 10, 30 from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) in the operation process will be described. In this case, the learning unit 14 may learn the trajectory error and generate a trajectory model based on the driving conditions including the operation start point (0,0,0) and the operation end point (100,0,0) and a plurality of reference intermediate points associated with the driving conditions. By performing the learning process based on the driving conditions according to the control of the robot 10, 30 performed in the operation process and a plurality of reference intermediate points associated with the driving conditions, the learning efficiency is improved.

他の一例として、運用処理で動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)までフランジ160の先端面160aが水平に位置した状態で、ロボット30を動かして、重量が4kgの加工対象物を加工する場合を例にして学習部14の動作について説明する。この場合、学習部14は、動作開始点(0,0,0)および動作終了点(100,0,0)を含み、姿勢が0度を示し、かつ、重量が4kgを示す駆動条件と駆動条件に対応付けられた複数の基準中間点に基づいて、軌跡誤差を学習して軌跡モデルを生成すればよい。As another example, the operation of the learning unit 14 will be described using an example in which the robot 30 is moved to process a workpiece weighing 4 kg while the tip surface 160a of the flange 160 is positioned horizontally from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) in the operational processing. In this case, the learning unit 14 learns the trajectory error and generates a trajectory model based on the drive condition that includes the operation start point (0,0,0) and the operation end point (100,0,0), shows a posture of 0 degrees, and shows a weight of 4 kg, and multiple reference intermediate points associated with the drive condition.

この場合、学習部14,18は、運用処理での駆動条件に完全に一致する駆動条件だけでなく、運用処理での駆動条件に一部が一致する駆動条件に基づいて、軌跡誤差を算出して軌跡モデルを生成してもよい。上述のように運用処理で動作開始点(0,0,0)から動作終了点(100,0,0)までフランジ160の先端面160aが水平に位置した状態で、ロボット30を動かして、重量が4kgの加工対象物を加工する場合を例にして学習部14の動作について説明する。学習部14は、姿勢が0度を示し、かつ、重量が4kgを示す駆動条件と駆動条件に対応付けられた複数の基準中間点に基づいて、軌跡誤差を算出して軌跡モデルを生成してもよい。あるいは、学習部14は、動作開始点(0,0,0)および動作終了点(100,0,0)を含み、かつ、重量が4kgを示す駆動条件と駆動条件に対応付けられた複数の基準中間点に基づいて、軌跡誤差を算出して軌跡モデルを生成してもよい。In this case, the learning unit 14, 18 may generate a trajectory model by calculating a trajectory error based on not only the driving conditions that completely match the driving conditions in the operation process, but also the driving conditions that partially match the driving conditions in the operation process. The operation of the learning unit 14 will be described using an example in which the robot 30 is moved to process a workpiece weighing 4 kg while the tip surface 160a of the flange 160 is positioned horizontally from the operation start point (0,0,0) to the operation end point (100,0,0) in the operation process as described above. The learning unit 14 may generate a trajectory model by calculating a trajectory error based on a driving condition that indicates a posture of 0 degrees and a weight of 4 kg and a plurality of reference intermediate points associated with the driving condition. Alternatively, the learning unit 14 may generate a trajectory model by calculating a trajectory error based on a driving condition that includes the operation start point (0,0,0) and the operation end point (100,0,0) and indicates a weight of 4 kg and a plurality of reference intermediate points associated with the driving condition.

学習部14,18は、制御周期ごとの先端リンクの理想位置と実位置との距離を算出し、距離が極大値となるときの実位置の理想位置からのずれを軌跡誤差として用いてもよい。この場合、学習部14,18は、図26に示すように、距離が極大値となるときの実位置の理想位置からのずれを軌跡誤差として誤差テーブルに記憶してもよい。そして、学習部14,18は、軌跡誤差に基づいて、目標中間点を決定すればよい。The learning unit 14, 18 may calculate the distance between the ideal position and the actual position of the tip link for each control cycle, and use the deviation of the actual position from the ideal position when the distance is at its maximum value as the trajectory error. In this case, the learning unit 14, 18 may store the deviation of the actual position from the ideal position when the distance is at its maximum value as the trajectory error in an error table, as shown in FIG. 26. Then, the learning unit 14, 18 may determine the target intermediate point based on the trajectory error.

学習部14,18は、軌跡誤差に対応する先端リンクの実位置を誤差テーブルに記憶してもよい。例えば、学習部14,18は、制御周期ごとの先端リンクの理想位置と実位置との距離が極大値となるときの実位置の理想位置からのずれを軌跡誤差として用いる場合、図27に示すように、距離が極大値となるときの先端リンクの実位置を誤差テーブルに記憶してもよい。そして、学習部14,18は、軌跡誤差および軌跡誤差に対応する先端リンクの実位置に基づいて、目標中間点を決定すればよい。The learning unit 14, 18 may store in the error table the actual position of the tip link corresponding to the trajectory error. For example, in the case where the learning unit 14, 18 uses the deviation of the actual position from the ideal position when the distance between the ideal position and the actual position of the tip link for each control cycle becomes a maximum value as the trajectory error, the learning unit 14, 18 may store in the error table the actual position of the tip link when the distance becomes a maximum value, as shown in FIG. 27. Then, the learning unit 14, 18 may determine the target intermediate point based on the trajectory error and the actual position of the tip link corresponding to the trajectory error.

学習部18は、一例として、図28に示すように、距離が極大値となるときに力覚センサ190が出力するセンサ信号から算出された反力を誤差テーブルに記憶してもよい。そして、学習部18は、軌跡誤差および軌跡誤差に対応する反力に基づいて、目標中間点を決定すればよい。学習部18は、他の一例として、反力の最大値、反力の平均値を誤差テーブルに記憶してもよい。As one example, as shown in Fig. 28, the learning unit 18 may store in the error table a reaction force calculated from a sensor signal output by the force sensor 190 when the distance is at a maximum value. The learning unit 18 may then determine the target intermediate point based on the trajectory error and the reaction force corresponding to the trajectory error. As another example, the learning unit 18 may store in the error table a maximum value of the reaction force and an average value of the reaction force.

学習部14,18は、学習処理が完了した後に行う運用処理に並行して学習処理を再度行ってもよい。詳細には、学習部14,18は、運用処理の際に、実軌跡取得部13が取得した実軌跡の目標軌跡決定部16が取得した駆動指令が示す駆動条件に応じた理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を算出し、目標中間点を求める。運用処理時と並行して学習処理を行うことで、軌跡誤差を最小化する目標中間点の精度が向上し、結果としてロボット10,30の制御精度が向上する。The learning units 14 and 18 may perform the learning process again in parallel with the operation process performed after the learning process is completed. In detail, the learning units 14 and 18 calculate a trajectory error indicating the deviation of the actual trajectory acquired by the actual trajectory acquisition unit 13 from the ideal trajectory according to the drive conditions indicated by the drive command acquired by the target trajectory determination unit 16 during the operation process, and obtain a target intermediate point. By performing the learning process in parallel with the operation process, the accuracy of the target intermediate point that minimizes the trajectory error is improved, and as a result, the control accuracy of the robot 10 and 30 is improved.

学習部14,18は、軌跡誤差として、先端リンクの実位置の理想位置からのずれの絶対値、平均値、中央値を用いて、目標中間点を決定してもよい。The learning units 14 and 18 may determine the target intermediate point using the absolute value, average value, and median value of the deviation of the actual position of the tip link from the ideal position as the trajectory error.

学習部14,18は、目標中間点を決定する際に、目標中間点を通る目標軌跡に応じてロボット10,30が制御された際の軌跡誤差を推定し、目標中間点および軌跡誤差の推定値を示す軌跡モデルを生成してもよい。この場合、中間点推定部20は、軌跡モデルが示す軌跡誤差の推定値に応じた間隔で配置される複数の基準中間点を推定してもよい。例えば、中間点推定部20は、軌跡誤差の推定値が小さくなるにつれて、推定する複数の基準中間点の間隔を広くしてもよい。一例として、中間点推定部20は、学習部14で生成された軌跡モデルが示す他の駆動条件でロボット10を制御した際の軌跡誤差の最大値の2倍の長さだけ互いに間隔を空けて三次元に配置される複数の基準中間点を推定してもよい。When determining the target intermediate point, the learning unit 14, 18 may estimate the trajectory error when the robot 10, 30 is controlled according to the target trajectory passing through the target intermediate point, and generate a trajectory model indicating the estimated values of the target intermediate point and the trajectory error. In this case, the midpoint estimation unit 20 may estimate a plurality of reference intermediate points arranged at intervals according to the estimated value of the trajectory error indicated by the trajectory model. For example, the midpoint estimation unit 20 may widen the intervals between the plurality of reference intermediate points to be estimated as the estimated value of the trajectory error becomes smaller. As an example, the midpoint estimation unit 20 may estimate a plurality of reference intermediate points arranged in three dimensions at intervals of twice the length of the maximum value of the trajectory error when the robot 10 is controlled under other driving conditions indicated by the trajectory model generated by the learning unit 14.

駆動条件推定部21は、予め定められた駆動条件の範囲の中で、駆動条件を推定してもよい。例えば、駆動条件推定部21は、動作開始点から動作終了点までの距離、速度の最大値がロボット10,30の性能に応じて予め定められており、駆動条件推定部21は、動作開始点から動作終了点までの距離が定められた最大値未満であり、かつ、速度が定められた最大値未満である範囲で、駆動条件を推定すればよい。The drive condition estimation unit 21 may estimate the drive condition within a range of predetermined drive conditions. For example, the distance from the motion start point to the motion end point and the maximum speed are predetermined according to the performance of the robot 10, 30, and the drive condition estimation unit 21 may estimate the drive condition within a range in which the distance from the motion start point to the motion end point is less than the predetermined maximum value and the speed is less than the predetermined maximum value.

制御装置1-5が行う学習処理を、他の装置の機能としてもよい。一例として、実施の形態1に係る制御装置1の機能を、ロボット10の制御を行う制御装置6と軌跡モデルを生成する学習装置7によって実現する例を図29に示す。図29に示すロボットシステム105は、ロボット10と、ロボット10を制御する制御装置6と、ロボット10を制御するための軌跡モデルを学習する学習装置7と、を備える。The learning process performed by the control device 1-5 may be a function of another device. As an example, FIG. 29 shows an example in which the functions of the control device 1 according to embodiment 1 are realized by a control device 6 that controls the robot 10 and a learning device 7 that generates a trajectory model. The robot system 105 shown in FIG. 29 comprises the robot 10, the control device 6 that controls the robot 10, and a learning device 7 that learns a trajectory model for controlling the robot 10.

学習装置7は、駆動条件記憶部11と、基準軌跡決定部12と、実軌跡取得部13と、学習部14と、学習済みデータ記憶部15と、を備える。学習装置7の各部の機能は制御装置1の対応する各部の機能と同様である。制御装置6は、目標軌跡決定部16と、制御部17と、を備える。制御装置6の各部の機能は制御装置1の対応する各部の機能と同様である。制御装置6が備える目標軌跡決定部16は、学習装置7が備える学習済みデータ記憶部15から軌跡モデルを取得すればよい。制御装置6が備える制御部17は、学習装置7が備える基準軌跡決定部12から取得した基準軌跡または目標軌跡決定部16で決定した目標軌跡に応じてロボット10を制御する。学習済みデータ記憶部15は、制御装置6および学習装置7からアクセス可能な独立した記憶装置としてもよい。同様に、制御装置2-5の機能を、制御装置6と学習装置7によって実現することができる。The learning device 7 includes a drive condition storage unit 11, a reference trajectory determination unit 12, an actual trajectory acquisition unit 13, a learning unit 14, and a learned data storage unit 15. The functions of each unit of the learning device 7 are the same as the functions of the corresponding units of the control device 1. The control device 6 includes a target trajectory determination unit 16 and a control unit 17. The functions of each unit of the control device 6 are the same as the functions of the corresponding units of the control device 1. The target trajectory determination unit 16 of the control device 6 may acquire a trajectory model from the learned data storage unit 15 of the learning device 7. The control unit 17 of the control device 6 controls the robot 10 according to the reference trajectory acquired from the reference trajectory determination unit 12 of the learning device 7 or the target trajectory determined by the target trajectory determination unit 16. The learned data storage unit 15 may be an independent storage device accessible from the control device 6 and the learning device 7. Similarly, the functions of the control devices 2-5 can be realized by the control device 6 and the learning device 7.

他の一例として、図29に示すロボットシステム105において、学習装置7が備える学習部14の機能の内、軌跡モデルを生成する処理を制御装置6にもたせてもよい。この場合、学習装置7は、軌跡誤差を複数の基準中間点のそれぞれについて算出することを駆動条件ごとに行って、軌跡誤差を学習済みデータ記憶部15に記憶すればよい。制御装置6は、学習装置7が予め学習したデータ、具体的には、学習済みデータ記憶部15に記憶されている軌跡誤差を取得し、保持すればよい。そして、制御装置6は、軌跡誤差を最小化する目標中間点を駆動条件ごとに示す軌跡モデルを生成すればよい。As another example, in the robot system 105 shown in FIG. 29, the control device 6 may be provided with the process of generating a trajectory model, which is one of the functions of the learning unit 14 provided in the learning device 7. In this case, the learning device 7 may calculate the trajectory error for each of a plurality of reference midpoints for each drive condition, and store the trajectory error in the learned data storage unit 15. The control device 6 may acquire and retain data previously learned by the learning device 7, specifically, the trajectory error stored in the learned data storage unit 15. The control device 6 may then generate a trajectory model indicating the target midpoint that minimizes the trajectory error for each drive condition.

制御装置1-6の制御対象であるロボット10,30の軌跡は、先端リンクの軌跡に限られず、ロボット10,30またはロボット30に取り付けられる加工工具200の内、任意の部位の軌跡である。The trajectory of the robot 10, 30, which is the object of control by the control device 1-6, is not limited to the trajectory of the tip link, but is the trajectory of any part of the robot 10, 30 or the machining tool 200 attached to the robot 30.

実軌跡取得部22による先端リンクの軌跡の取得方法は、上述の例に限られない。外部要因、例えば、重力、遠心力、加工反力等の影響を受けて、第1アーム110、第2アーム120、第3アーム130、第4アーム140、第5アーム150、およびフランジ160の少なくともいずれかに機械的なたわみが生じて、実軌跡が理想軌跡からずれることがある。外部要因による機械的なたわみが生じても精度よく実軌跡を取得するために、例えば、実軌跡取得部22は、測定器として複数のカメラを有してもよい。実軌跡取得部22は、複数のカメラによって、ロボット10の先端リンクの移動範囲を撮影し、複数のカメラで撮影された画像からロボット10の先端リンクの位置を決定してもよい。The method of acquiring the trajectory of the tip link by the actual trajectory acquisition unit 22 is not limited to the above example. Due to the influence of external factors such as gravity, centrifugal force, processing reaction force, etc., mechanical deflection occurs in at least one of the first arm 110, the second arm 120, the third arm 130, the fourth arm 140, the fifth arm 150, and the flange 160, and the actual trajectory may deviate from the ideal trajectory. In order to acquire the actual trajectory with high accuracy even if mechanical deflection occurs due to external factors, for example, the actual trajectory acquisition unit 22 may have multiple cameras as a measuring device. The actual trajectory acquisition unit 22 may capture the movement range of the tip link of the robot 10 with multiple cameras and determine the position of the tip link of the robot 10 from the images captured by the multiple cameras.

他の一例として、実軌跡取得部22は、測定器としてロボット10の先端リンクに取り付けられた加速度センサを有する。実軌跡取得部22は、加速度センサの測定値に基づいてロボット10の先端リンクの位置を決定してもよい。As another example, the actual trajectory acquisition unit 22 has an acceleration sensor attached to the tip link of the robot 10 as a measuring device. The actual trajectory acquisition unit 22 may determine the position of the tip link of the robot 10 based on the measurement value of the acceleration sensor.

実軌跡取得部22は、制御周期とは独立した取得周期ごとに、ロボット10の先端リンクの位置を測定してもよい。この場合、学習部14は、取得周期ごとロボット10の先端リンクの位置を補間して、制御周期ごとのロボット10の先端リンクの位置を決定し、理想位置と比較すればよい。詳細には、学習部14は、線形補間、多項式補間等を用いて補間処理を行う。The actual trajectory acquisition unit 22 may measure the position of the tip link of the robot 10 for each acquisition cycle that is independent of the control cycle. In this case, the learning unit 14 may interpolate the position of the tip link of the robot 10 for each acquisition cycle, determine the position of the tip link of the robot 10 for each control cycle, and compare it with the ideal position. In detail, the learning unit 14 performs the interpolation process using linear interpolation, polynomial interpolation, etc.

制御部17は、上述の実軌跡取得部22で取得されたロボット10の先端リンクの位置に応じて、モータM1,M2,M3,M4,M5,M6をフィードバック制御してもよい。The control unit 17 may feedback control the motors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 depending on the position of the tip link of the robot 10 acquired by the above-mentioned actual trajectory acquisition unit 22.

その他、上述のハードウェア構成およびフローチャートは一例であり、任意に変更および修正が可能である。一例として、制御装置1-6および学習装置7は、図示しない操作部の操作に応じて、学習処理を開始してもよい。他の一例として、制御装置1が備える学習部14は、各駆動条件に対応付けられた全ての基準中間点について軌跡誤差の学習が完了すると、軌跡モデルを生成してもよい。換言すれば、学習部14は、対応付けられた全ての基準中間点について軌跡誤差を算出して、軌跡モデルを生成することを、駆動条件ごとに繰り返して行ってもよい。 In addition, the above-mentioned hardware configuration and flowchart are merely examples and can be changed and modified as desired. As one example, the control device 1-6 and the learning device 7 may start the learning process in response to the operation of an operation unit (not shown). As another example, the learning unit 14 provided in the control device 1 may generate a trajectory model when learning of the trajectory error for all reference waypoints associated with each driving condition is completed. In other words, the learning unit 14 may calculate the trajectory error for all associated reference waypoints and generate a trajectory model, repeatedly for each driving condition.

上述の実施の形態では、実際にロボット10,30を動作させて軌跡誤差を算出するが、学習処理をシミュレーションによって行ってもよい。In the above-described embodiment, the robots 10 and 30 are actually operated to calculate the trajectory error, but the learning process may also be performed by simulation.

上述の動作を実行するためのコンピュータプログラムを、フレキシブルディスク、CD-ROM(Compact Disc - Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc - Read Only Memory)などのコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、当該コンピュータプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の動作を実行する制御装置1-6および学習装置7を実現してもよい。あるいは、専用のシステムによって、上述の動作を実行する制御装置1-6および学習装置7を実現してもよい。上記コンピュータプログラムは、搬送波に重畳されて通信ネットワークを介して提供されてもよい。 A computer program for performing the above-mentioned operations may be stored on a computer-readable recording medium such as a flexible disk, a CD-ROM (Compact Disc - Read Only Memory), or a DVD-ROM (Digital Versatile Disc - Read Only Memory) and distributed, and the control device 1-6 and learning device 7 that perform the above-mentioned operations may be realized by installing the computer program on the computer. Alternatively, the control device 1-6 and learning device 7 that perform the above-mentioned operations may be realized by a dedicated system. The computer program may be provided via a communication network by being superimposed on a carrier wave.

ロボット10,30は、上述の例に限られず、任意である。一例として、制御装置1-6は、図30に示す水平多関節ロボットであるロボット40を制御してもよい。ロボット40は、第1アーム410と、第2アーム420と、第3アーム430と、ベース440と、を備える。第1アーム410は、Z軸に平行な回転軸AX1周りに回転可能な状態でベース440に取り付けられる。第2アーム420は、第1アーム410に連結され、Z軸に平行な回転軸AX2周りに回転可能である。第3アーム430は、第2アーム420に連結され、Z軸に平行な回転軸AX3周りに回転可能である。さらに第3アーム430は、回転軸AX3に沿う方向に伸縮可能である。ベース440は、平面に固定されて、第1アーム410を支持する。第3アーム430に加工工具200を取り付けることが可能である。制御装置1-6は、ロボット40が備える図示しないモータを制御することで、第3アーム430の先端である先端リンクの位置を制御すればよい。The robots 10 and 30 are not limited to the above examples and are arbitrary. As an example, the control device 1-6 may control the robot 40, which is a horizontal articulated robot shown in FIG. 30. The robot 40 includes a first arm 410, a second arm 420, a third arm 430, and a base 440. The first arm 410 is attached to the base 440 in a state in which it can rotate around a rotation axis AX1 parallel to the Z axis. The second arm 420 is connected to the first arm 410 and can rotate around a rotation axis AX2 parallel to the Z axis. The third arm 430 is connected to the second arm 420 and can rotate around a rotation axis AX3 parallel to the Z axis. Furthermore, the third arm 430 can expand and contract in a direction along the rotation axis AX3. The base 440 is fixed to a plane and supports the first arm 410. A machining tool 200 can be attached to the third arm 430. The control device 1 - 6 may control a motor (not shown) provided in the robot 40 to control the position of a tip link that is the tip of the third arm 430 .

他の一例として、制御装置1-6は、図31に示す複数の軸を有するロボットであるロボット50を制御してもよい。ロボット50は、第1アーム510と、第2アーム520と、ベース530と、を備える。第1アーム510は、X軸方向に移動可能な状態でベース530に取り付けられる。第2アーム520は、第1アーム510に連結され、Y軸方向に移動可能である。ベース530は、平面に固定されて、第1アーム510を支持する。第2アーム520には、加工工具200が取り付けられている。図31の例では、第2アーム520は印刷ヘッドであって、液体吐出部および吐出ノズルを有する加工工具200によって、ベース530上に設置されたステージ540上の基板に電極を形成する。詳細には、加工工具200の先端は、ステージ540上をX軸方向およびY軸方向に移動可能である。制御装置1-6は、ロボット50が備える図示しないモータを制御することで、第2アーム520の先端である先端リンクの位置を制御すればよい。 As another example, the control device 1-6 may control a robot 50 having multiple axes as shown in FIG. 31. The robot 50 includes a first arm 510, a second arm 520, and a base 530. The first arm 510 is attached to the base 530 in a state in which it can move in the X-axis direction. The second arm 520 is connected to the first arm 510 and can move in the Y-axis direction. The base 530 is fixed to a flat surface and supports the first arm 510. A processing tool 200 is attached to the second arm 520. In the example of FIG. 31, the second arm 520 is a print head, and an electrode is formed on a substrate on a stage 540 installed on the base 530 by the processing tool 200 having a liquid discharge unit and a discharge nozzle. In detail, the tip of the processing tool 200 can move in the X-axis direction and the Y-axis direction on the stage 540. The control device 1-6 may control the position of the tip link, which is the tip of the second arm 520, by controlling a motor (not shown) provided in the robot 50.

上述の例では、ロボット10,30,40,50の先端リンクの位置は、XYZ直交座標系で定義されたが、円筒座標系で定義されてもよい。In the above examples, the positions of the tip links of robots 10, 30, 40, and 50 were defined in an XYZ Cartesian coordinate system, but may also be defined in a cylindrical coordinate system.

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。Various embodiments and modifications of this disclosure are possible without departing from the broad spirit and scope of this disclosure. Furthermore, the above-described embodiments are intended to explain this disclosure and do not limit the scope of this disclosure. In other words, the scope of this disclosure is indicated by the claims, not the embodiments. Various modifications made within the scope of the claims and within the scope of the disclosure equivalent thereto are deemed to be within the scope of this disclosure.

本出願は、2021年2月18日に出願された、日本国特許出願特願2021-23847号に基づく。本明細書中に日本国特許出願特願2021-23847号の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。This application is based on Japanese Patent Application No. 2021-23847, filed on February 18, 2021. The entire specification, claims, and drawings of Japanese Patent Application No. 2021-23847 are incorporated herein by reference.

1,2,3,4,5,6 制御装置、7 学習装置、10,30,40,50 ロボット、11 駆動条件記憶部、12 基準軌跡決定部、13,22 実軌跡取得部、14,18 学習部、15 学習済みデータ記憶部、16 目標軌跡決定部、17 制御部、19 反力取得部、20 中間点推定部、21 駆動条件推定部、31 プロセッサ、32 メモリ、33 インターフェース、34 バス、100,101,102,103,104,105 ロボットシステム、110,410,510 第1アーム、120,420,520 第2アーム、130,430 第3アーム、140 第4アーム、150 第5アーム、160 フランジ、160a 先端面、170,440,530 ベース、180 固定部、190 力覚センサ、200 加工工具、540 ステージ、AT1,AT1’,AT2 実軌跡、AX1,AX2,AX3,AX4,AX5,AX6 回転軸、E1,E2,E3,E4,E5,E6 エンコーダ、EP1 動作終了点、ER1,ER2 軌跡誤差、M1,M2,M3,M4,M5,M6 モータ、RP,RP1,RP2 基準中間点、RT1,RT2 基準軌跡、S1 空間、SP1 動作開始点、TP1 目標中間点、TT1 目標軌跡。1, 2, 3, 4, 5, 6 Control device, 7 Learning device, 10, 30, 40, 50 Robot, 11 Drive condition memory unit, 12 Reference trajectory determination unit, 13, 22 Actual trajectory acquisition unit, 14, 18 Learning unit, 15 Learned data memory unit, 16 Target trajectory determination unit, 17 Control unit, 19 Reaction force acquisition unit, 20 Midpoint estimation unit, 21 Drive condition estimation unit, 31 Processor, 32 Memory, 33 Interface, 34 Bus, 100, 101, 102, 103, 104, 105 Robot system, 110, 410, 510 First arm, 120, 420, 520 Second arm, 130, 430 Third arm, 140 Fourth arm, 150 Fifth arm, 160 Flange, 160a Tip surface, 170, 440, 530 Base, 180 fixed part, 190 force sensor, 200 machining tool, 540 stage, AT1, AT1', AT2 actual trajectory, AX1, AX2, AX3, AX4, AX5, AX6 rotation axis, E1, E2, E3, E4, E5, E6 encoder, EP1 operation end point, ER1, ER2 trajectory error, M1, M2, M3, M4, M5, M6 motor, RP, RP1, RP2 reference intermediate point, RT1, RT2 reference trajectory, S1 space, SP1 operation start point, TP1 target intermediate point, TT1 target trajectory.

Claims (22)

ロボットを制御する制御装置であって、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件と複数の基準中間点とを対応付けて記憶している駆動条件記憶部と、
前記駆動条件記憶部から前記複数の基準中間点のいずれかを取得し、取得した前記基準中間点ごとに、前記駆動条件に基づき、該基準中間点を通る基準軌跡を決定する基準軌跡決定部と、
前記ロボットの実際の軌跡を取得する実軌跡取得部と、
前記基準軌跡に応じて前記ロボットが制御された場合に前記実軌跡取得部で取得された実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を取得された前記基準中間点のそれぞれについて求め、前記基準中間点と前記軌跡誤差との対応を学習して、前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を前記駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成する学習部と、
前記軌跡モデルから得られる前記目標中間点を通る目標軌跡を決定する目標軌跡決定部と、
前記基準軌跡または前記目標軌跡に応じて前記ロボットを制御する制御部と、
を備える制御装置。
A control device for controlling a robot,
a drive condition storage unit that stores drive conditions that specify at least a motion start point and a motion end point of the robot in association with a plurality of reference intermediate points;
a reference trajectory determination unit that acquires any one of the plurality of reference midpoints from the drive condition storage unit, and determines, for each of the acquired reference midpoints, a reference trajectory that passes through the reference midpoint based on the drive condition;
an actual trajectory acquisition unit for acquiring an actual trajectory of the robot;
a learning unit that calculates, for each of the acquired reference midpoints, a trajectory error that indicates a deviation of an actual trajectory acquired by the actual trajectory acquisition unit from an ideal trajectory based on the driving conditions when the robot is controlled according to the reference trajectory, learns a correspondence between the reference midpoints and the trajectory error, and generates a trajectory model that indicates a target midpoint that minimizes the trajectory error according to the driving conditions;
a target trajectory determination unit that determines a target trajectory that passes through the target waypoint obtained from the trajectory model;
a control unit that controls the robot in accordance with the reference trajectory or the target trajectory;
A control device comprising:
前記軌跡モデルが示す前記駆動条件に応じた前記目標中間点から、他の前記駆動条件に対応する前記複数の基準中間点を推定して、前記他の駆動条件と推定された前記複数の基準中間点を対応付けて前記駆動条件記憶部に記憶させる中間点推定部をさらに備える、
請求項1に記載の制御装置。
a middle point estimation unit that estimates the plurality of reference middle points corresponding to the other driving conditions from the target middle points according to the driving conditions indicated by the trajectory model, and associates the other driving conditions with the plurality of estimated reference middle points and stores them in the driving condition storage unit,
The control device according to claim 1 .
前記学習部は、前記目標軌跡に応じて前記ロボットが制御される場合の前記軌跡誤差を推定して、前記駆動条件に応じた前記目標中間点および推定された前記軌跡誤差を示す前記軌跡モデルを生成し、
前記中間点推定部は、前記軌跡モデルが示す推定された前記軌跡誤差の大きさに応じた間隔で配置される前記複数の基準中間点を推定する、
請求項2に記載の制御装置。
the learning unit estimates the trajectory error when the robot is controlled according to the target trajectory, and generates the trajectory model indicating the target waypoint and the estimated trajectory error according to the drive conditions;
the midpoint estimating unit estimates the plurality of reference midpoints arranged at intervals according to a magnitude of the estimated trajectory error indicated by the trajectory model;
The control device according to claim 2.
前記駆動条件に対して予め定められた前記基準中間点を通る前記基準軌跡に応じて前記ロボットが制御された場合の前記実軌跡の前記理想軌跡からのずれである前記軌跡誤差から、前記駆動条件に対応する他の前記基準中間点を推定し、前記駆動条件に推定した前記基準中間点を対応付けて前記駆動条件記憶部に記憶させる駆動条件推定部をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の制御装置。
a drive condition estimation unit that estimates another reference midpoint corresponding to the drive condition from the trajectory error, which is a deviation of the actual trajectory from the ideal trajectory when the robot is controlled according to the reference trajectory that passes through the reference midpoint predetermined for the drive condition, and that associates the estimated reference midpoint with the drive condition and stores it in the drive condition storage unit.
The control device according to any one of claims 1 to 3.
前記駆動条件推定部は、前記駆動条件、前記駆動条件に対応する前記基準中間点、および前記軌跡誤差から、他の前記駆動条件および前記他の駆動条件に対応する複数の前記基準中間点を推定し、推定した前記他の駆動条件と推定した前記複数の基準中間点を対応付けて前記駆動条件記憶部に記憶させる、
請求項4に記載の制御装置。
the driving condition estimation unit estimates another driving condition and a plurality of the reference intermediate points corresponding to the other driving condition from the driving condition, the reference intermediate point corresponding to the driving condition, and the trajectory error, and associates the estimated other driving condition with the estimated plurality of reference intermediate points and stores them in the driving condition storage unit.
The control device according to claim 4.
前記駆動条件推定部は、前記軌跡誤差に基づいて、回帰アルゴリズムにより、前記駆動条件に対応する前記他の基準中間点を推定する、
請求項4または5に記載の制御装置。
the driving condition estimation unit estimates the other reference intermediate point corresponding to the driving condition by a regression algorithm based on the trajectory error;
The control device according to claim 4 or 5.
前記駆動条件推定部は、前記駆動条件、前記駆動条件に対応する前記基準中間点、および前記軌跡誤差に基づいて、回帰アルゴリズムにより、前記他の駆動条件および前記他の駆動条件に対応する前記複数の基準中間点を推定する、
請求項5に記載の制御装置。
the driving condition estimation unit estimates the other driving condition and the plurality of reference intermediate points corresponding to the other driving condition by a regression algorithm based on the driving condition, the reference intermediate point corresponding to the driving condition, and the trajectory error;
The control device according to claim 5.
前記実軌跡取得部は、前記ロボットの軌跡を測定する測定器を有し、前記測定器の測定値に応じて前記ロボットの前記軌跡を取得する、
請求項1から7のいずれか1項に記載の制御装置。
the actual trajectory acquisition unit has a measuring device that measures a trajectory of the robot, and acquires the trajectory of the robot according to a measurement value of the measuring device;
A control device according to any one of claims 1 to 7.
ロボットを制御する制御装置であって、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件に対応付けられている複数の基準中間点のそれぞれに応じて決定され、前記基準中間点を通る基準軌跡に応じて制御された前記ロボットの実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差と前記基準中間点との対応を学習して、前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を前記駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成する学習部と、
前記軌跡モデルから得られる前記目標中間点を通る目標軌跡を決定する目標軌跡決定部と、
前記目標軌跡に応じて前記ロボットを制御する制御部と、
を備える制御装置。
A control device for controlling a robot,
a learning unit that learns a correspondence between a trajectory error, which indicates a deviation of an actual trajectory of the robot controlled according to a reference trajectory that passes through the reference intermediate points, from an ideal trajectory based on the driving conditions, and the reference intermediate points, and that determines a trajectory model that indicates a target intermediate point that minimizes the trajectory error, in accordance with the driving conditions; and
a target trajectory determination unit that determines a target trajectory that passes through the target waypoint obtained from the trajectory model;
A control unit that controls the robot in accordance with the target trajectory;
A control device comprising:
前記学習部は、前記基準中間点の変化に応じた前記軌跡誤差の変化を学習し、前記軌跡誤差を最小化する前記目標中間点を前記駆動条件に応じて示す前記軌跡モデルを生成する、
請求項1から9のいずれか1項に記載の制御装置。
the learning unit learns a change in the trajectory error corresponding to a change in the reference waypoint, and generates the trajectory model indicating the target waypoint that minimizes the trajectory error corresponding to the driving conditions.
A control device according to any one of claims 1 to 9.
前記ロボットに取り付けられる加工工具によって加工対象物を加工する際に前記加工対象物から前記ロボットが受ける力である反力を取得する反力取得部をさらに備え、
前記学習部は、前記基準中間点、前記軌跡誤差、および前記軌跡誤差が生じる場合の前記反力の対応を学習して、前記軌跡モデルを生成する、
請求項1から10のいずれか1項に記載の制御装置。
a reaction force acquisition unit that acquires a reaction force, which is a force that the robot receives from a workpiece when the workpiece is processed by a processing tool attached to the robot,
the learning unit learns the reference midpoint, the trajectory error, and a correspondence between the reaction force and the trajectory error when the trajectory error occurs, and generates the trajectory model.
A control device according to any one of claims 1 to 10.
前記軌跡誤差は、前記理想軌跡が示す前記ロボットの位置である理想位置と前記実軌跡が示す前記ロボットの位置である実位置との距離が極大値となるときの前記実位置の前記理想位置からのずれを示す、
請求項1から11のいずれか1項に記載の制御装置。
the trajectory error indicates a deviation of the actual position from the ideal position when a distance between an ideal position, which is the position of the robot indicated by the ideal trajectory, and an actual position, which is the position of the robot indicated by the actual trajectory, becomes a maximum value;
A control device according to any one of claims 1 to 11.
前記極大値は、前記理想位置と前記実位置との距離の最大値である、
請求項12に記載の制御装置。
The maximum value is a maximum value of the distance between the ideal position and the actual position.
The control device according to claim 12.
前記駆動条件は、前記ロボットに取り付けられる加工工具によって加工される加工対象物についての情報をさらに含む、
請求項1から13のいずれか1項に記載の制御装置。
The drive conditions further include information about an object to be processed by a processing tool attached to the robot.
A control device according to any one of claims 1 to 13.
前記加工対象物についての情報は、前記加工対象物の重量および寸法の少なくともいずれかを含む、
請求項14に記載の制御装置。
The information about the object to be processed includes at least one of a weight and a dimension of the object to be processed.
The control device according to claim 14.
ロボットを制御する制御装置であって、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件に応じて、前記ロボットの実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を最小化する目標中間点を示す軌跡モデルを取得し、前記軌跡モデルから得られる前記目標中間点を通る目標軌跡を決定する目標軌跡決定部と、
前記目標軌跡に応じて前記ロボットを制御する制御部と、
を備える制御装置。
A control device for controlling a robot,
a target trajectory determination unit that obtains a trajectory model indicating target waypoints that minimize a trajectory error indicating a deviation of an actual trajectory of the robot from an ideal trajectory based on the driving conditions in accordance with the driving conditions that specify at least a motion start point and a motion end point of the robot, and determines a target trajectory that passes through the target waypoints obtained from the trajectory model;
A control unit that controls the robot in accordance with the target trajectory;
A control device comprising:
先端リンクを備えるロボットの駆動条件に対応して、動作開始点から動作終了点に至るまでに前記先端リンクが通り得る予め定められた位置を示す基準中間点のそれぞれについて、前記基準中間点を通る基準軌跡に基づいて前記ロボットが制御された場合の前記ロボットの実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれに対応する軌跡誤差を求め、前記基準中間点と前記軌跡誤差との対応を学習して、前記ロボットの前記駆動条件を含む駆動指令が入力されると、前記駆動条件ごとに前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を出力する軌跡モデルを生成する、
制御装置。
a trajectory model that calculates, for each of reference intermediate points indicating predetermined positions that the tip link can pass through from a motion start point to a motion end point in accordance with a driving condition of a robot having a tip link, a trajectory error corresponding to a deviation of an actual trajectory of the robot from an ideal trajectory based on the driving condition when the robot is controlled based on a reference trajectory that passes through the reference intermediate points, learns the correspondence between the reference intermediate points and the trajectory error, and generates a trajectory model that outputs a target intermediate point that minimizes the trajectory error for each driving condition when a driving command including the driving condition of the robot is input;
Control device.
ロボットと、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件に応じて前記ロボットを制御する請求項1から17のいずれか1項に記載の制御装置と、
を備えるロボットシステム。
Robots and
A control device according to any one of claims 1 to 17, which controls the robot according to a drive condition that specifies at least a motion start point and a motion end point of the robot;
A robot system comprising:
ロボットを制御するための軌跡モデルを学習する学習装置であって、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件と複数の基準中間点とを対応付けて記憶している駆動条件記憶部と、
前記駆動条件記憶部から前記複数の基準中間点のいずれかを取得し、取得した前記基準中間点ごとに、前記駆動条件に基づき、該基準中間点を通る基準軌跡を決定する基準軌跡決定部と、
前記ロボットの実軌跡を取得する実軌跡取得部と、
前記駆動条件ごとに、前記基準軌跡に応じて前記ロボットが制御された場合に前記実軌跡取得部で取得された前記実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を取得された前記基準中間点のそれぞれについて求め、前記基準中間点と前記軌跡誤差との対応を学習して、前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を前記駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成する学習部と、
を備える学習装置。
A learning device that learns a trajectory model for controlling a robot, comprising:
a drive condition storage unit that stores drive conditions that specify at least a motion start point and a motion end point of the robot in association with a plurality of reference intermediate points;
a reference trajectory determination unit that acquires any one of the plurality of reference midpoints from the drive condition storage unit, and determines, for each of the acquired reference midpoints, a reference trajectory that passes through the reference midpoint based on the drive condition;
an actual trajectory acquisition unit for acquiring an actual trajectory of the robot;
a learning unit that calculates, for each of the acquired reference midpoints, a trajectory error that indicates a deviation of the actual trajectory acquired by the actual trajectory acquisition unit from an ideal trajectory based on the driving condition when the robot is controlled according to the reference trajectory, for each of the acquired reference midpoints, learns a correspondence between the reference midpoints and the trajectory error, and generates a trajectory model that indicates a target midpoint that minimizes the trajectory error according to the driving condition;
A learning device comprising:
先端リンクを備えるロボットの駆動条件に対応して、動作開始点から動作終了点に至るまでに前記先端リンクが通り得る予め定められた位置を示す基準中間点のそれぞれについて、前記基準中間点を通る基準軌跡に基づいて前記ロボットが制御された場合の前記ロボットの実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれに対応する軌跡誤差を求め、前記基準中間点と前記軌跡誤差との対応を学習することで得られ、
前記ロボットの前記駆動条件を含む駆動指令が入力されると、前記駆動条件ごとに前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を出力するよう、
コンピュータを機能させるための軌跡モデル。
for each of reference intermediate points indicating predetermined positions which the tip link may pass through from a motion start point to a motion end point in accordance with a drive condition of a robot having a tip link, a trajectory error corresponding to a deviation of an actual trajectory of the robot from an ideal trajectory based on the drive condition when the robot is controlled based on a reference trajectory passing through the reference intermediate points is obtained by learning the correspondence between the reference intermediate points and the trajectory error,
When a drive command including the drive conditions of the robot is input, a target intermediate point that minimizes the trajectory error for each of the drive conditions is output.
A trajectory model for making computers function.
ロボットを制御する制御方法であって、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件に基づき、前記駆動条件に対応付けられている複数の基準中間点のいずれかを通る基準軌跡を決定し、
前記基準軌跡に応じて前記ロボットが制御された場合の前記ロボットの実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を前記基準中間点のそれぞれについて求め、前記基準中間点と前記軌跡誤差との対応を学習して、前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を前記駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成し、
前記軌跡モデルから得られる前記目標中間点を通る目標軌跡を決定し、
前記基準軌跡または前記目標軌跡に応じて前記ロボットを制御する、
制御方法。
A control method for controlling a robot, comprising:
determining a reference trajectory that passes through any one of a plurality of reference intermediate points associated with a drive condition that specifies at least a motion start point and a motion end point of the robot;
determining, for each of the reference waypoints, a trajectory error indicating a deviation of an actual trajectory of the robot when the robot is controlled according to the reference trajectory from an ideal trajectory based on the driving conditions, learning a correspondence between the reference waypoints and the trajectory error, and generating a trajectory model indicating a target waypoint that minimizes the trajectory error according to the driving conditions;
determining a desired trajectory through the desired waypoint obtained from the trajectory model;
controlling the robot according to the reference trajectory or the target trajectory;
Control methods.
ロボットを制御するコンピュータを、
前記ロボットの動作開始点および動作終了点を少なくとも指定する駆動条件と複数の基準中間点とを対応付けて記憶している駆動条件記憶部、
前記駆動条件記憶部から前記複数の基準中間点のいずれかを取得し、取得した前記基準中間点ごとに、前記駆動条件に基づき、該基準中間点を通る基準軌跡を決定する基準軌跡決定部、
前記ロボットの実際の軌跡を取得する実軌跡取得部、
前記基準軌跡に応じて前記ロボットが制御された場合に前記実軌跡取得部で取得された実軌跡の前記駆動条件に基づく理想軌跡からのずれを示す軌跡誤差を取得された前記基準中間点のそれぞれについて求め、前記基準中間点と前記軌跡誤差との対応を学習して、前記軌跡誤差を最小化する目標中間点を前記駆動条件に応じて示す軌跡モデルを生成する学習部、
前記軌跡モデルから得られる前記目標中間点を通る目標軌跡を決定する目標軌跡決定部、および、
前記基準軌跡または前記目標軌跡に応じて前記ロボットを制御する制御部、
として機能させるためのプログラム。
The computer that controls the robot
a drive condition storage unit that stores drive conditions that specify at least a motion start point and a motion end point of the robot in association with a plurality of reference intermediate points;
a reference trajectory determination unit that acquires any one of the plurality of reference midpoints from the drive condition storage unit, and determines, for each of the acquired reference midpoints, a reference trajectory that passes through the reference midpoint based on the drive condition;
an actual trajectory acquisition unit for acquiring an actual trajectory of the robot;
a learning unit that calculates, for each of the acquired reference midpoints, a trajectory error that indicates a deviation of the actual trajectory acquired by the actual trajectory acquisition unit from an ideal trajectory based on the driving conditions when the robot is controlled according to the reference trajectory, learns the correspondence between the reference midpoints and the trajectory error, and generates a trajectory model that indicates a target midpoint that minimizes the trajectory error according to the driving conditions;
a target trajectory determination unit that determines a target trajectory passing through the target waypoint obtained from the trajectory model; and
a control unit for controlling the robot in accordance with the reference trajectory or the target trajectory;
A program to function as a
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