JPH0259291A - Detecting method for collision of robot arm - Google Patents
Detecting method for collision of robot armInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ロボットアームの衝突時の電流波形の乱れを
検出して衝突の有無の判定を行うロボットアームの衝突
検出方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a robot arm collision detection method for determining whether or not a collision has occurred by detecting disturbances in current waveforms when a robot arm collides.
従来の技術
ロボノ1−アームの衝突を検出し、ロボットアームを停
止させる方法は、第6図に示すように、ロボット1のロ
ボットアーム2が衝突されると予想される場所の手前に
、カーテンセンサ3を設置し、カーテンセンサ3で障害
物を検知した場合に、ロボットアーム2を停止させ、衝
突を防止する方法がある。Conventional technology ROBONO 1 - A method for detecting a collision of the arm and stopping the robot arm is to install a curtain sensor in front of the place where the robot arm 2 of the robot 1 is expected to collide, as shown in FIG. 3 is installed, and when the curtain sensor 3 detects an obstacle, the robot arm 2 is stopped to prevent a collision.
発明が解決しようとする課題
しかしながら、従来のカーテンセンサ3を用いる方法で
は、
(1) ロボットアーム2が衝突する場所を特定でき
ないため、カーテンセンサ3をロボット1の周囲に設置
しなければならない。Problems to be Solved by the Invention However, in the conventional method using the curtain sensor 3, (1) the curtain sensor 3 must be installed around the robot 1 because the location where the robot arm 2 collides cannot be specified;
(2) メンテナンス時に、カーテンセンサ3を切る
必要がある等、運用上不便であシ、かつ、安全性の面で
問題がある。(2) During maintenance, it is necessary to turn off the curtain sensor 3, which is inconvenient in terms of operation and poses a problem in terms of safety.
(鞠 カーテンセンサ3で検知してかう、ロボットアー
ム2が停止するまでの応答が悪い。(Mari: The response until the robot arm 2 stops, as detected by the curtain sensor 3, is poor.
といった問題を有している。It has the following problems.
本発明の目的は、数値演算プロセッサ(以下DSPと記
す)内の衝突検出部で、トルりと比例の関係にある電流
を直接検出し、その乱れを検知することで、センサを要
しない、応答性の高い衝突検出を実現する方法を提供す
るものである。The purpose of the present invention is to directly detect the current that is proportional to the torque in the collision detection section in the numerical processing processor (hereinafter referred to as DSP), and detect its disturbance, thereby providing a response that does not require a sensor. The present invention provides a method for realizing highly accurate collision detection.
課題を解決するだめの手段
上記問題点を解決するために、本発明のロボットアーム
の衝突検出方法では、DSP内の衝突検出部の処理にお
いて、交流サーボモータに流れる電流の波形を衝突検出
部に読み込む工程と、読み込んだ電流波形の乱れを検出
する工程と、検出した電流波形の乱れからロボットアー
ムの衝突の有無を判定する工程と、ロボットアームが衝
突したと判定した場合にロボットアームの停止信号を出
力する工程を備えている。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the robot arm collision detection method of the present invention, in the processing of the collision detection section in the DSP, the waveform of the current flowing through the AC servo motor is sent to the collision detection section. A process of reading, a process of detecting disturbances in the read current waveform, a process of determining whether there is a collision of the robot arm from the disturbance of the detected current waveform, and a stop signal of the robot arm when it is determined that the robot arm has collided. It has a process to output.
作 用
本発明では、DSP内の衝突検出部において、トルクと
比例関係にある電流を直接検出し、ロボットアームの衝
突の有無を判定することによシ、ロボットアームが衝突
した場合に、カーテンセンサを使用せずに早い応答でロ
ボットアームを停止させることが可能となる。In the present invention, in the collision detection section in the DSP, a current proportional to torque is directly detected and the presence or absence of a collision of the robot arm is determined. It becomes possible to stop the robot arm with a quick response without using the robot arm.
実施例
以下、本発明の一実施例を説明する。第1図は、本発明
における実施例であり、ロボットアーム2を駆動する交
流サーボモータを有し、マイクロコンピュータとDSP
を用いて位置ループ制御、速度ループ制御、電流ループ
制御を行い、ロボットアーム2の衝突を検出する装置の
ブロック図である。4はロボット3をコントロールし、
位置/’−プ制御部に位置指令を与えるメイン部である
。6は位置指令とフィードバックされた位置信号から速
度指令を出力する位置ループ制御部でsb、6は位置ル
ープ制御部6の伝達関数GPである。了は速度指令とフ
ィードバックされた速度信号から電流指令を出力する速
度ループ制御であシ、8は速度ループ制御部7の伝達関
数Gs、9は位置信号から速度信号を求めるだめの微分
である。1゜は電流指令とフィードバックされた電流信
号から交流サーボモータへの電圧信号を出力する電流制
御部であり、11は電流ループ制御部10の伝達関数G
、である。12は交流サーボモータを動かすための′I
E圧信号をパルス幅変換(PWM)する部分であり、1
3はロボットアーム2を駆動するための交流サーボモー
タである。14は交流サーボモータ13に流れる電流を
DSPに取シ込むだめのA/D変換agであり、15は
交流サーボモータ13の回転から位置信号を与えるエン
コーダである。16は電流信号を検出して電流の乱れよ
シ衝突の有無を判定し、衝突と判定した場合にメイン側
4に停止信号を出力する衝突検出部である。EXAMPLE An example of the present invention will be described below. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, which has an AC servo motor that drives a robot arm 2, and a microcomputer and a DSP.
2 is a block diagram of a device that performs position loop control, velocity loop control, and current loop control using the robot arm 2 and detects a collision of the robot arm 2. FIG. 4 controls robot 3,
This is the main section that gives position commands to the position/'-pu control section. 6 is a position loop control section sb which outputs a speed command from a position command and a feedback position signal; 6 is a transfer function GP of the position loop control section 6; 9 is a speed loop control that outputs a current command from a speed command and a fed-back speed signal, 8 is a transfer function Gs of the speed loop control section 7, and 9 is a differentiation for determining a speed signal from a position signal. 1° is a current control unit that outputs a voltage signal from the current command and the fed-back current signal to the AC servo motor, and 11 is a transfer function G of the current loop control unit 10.
, is. 12 is 'I for moving the AC servo motor
This is the part that performs pulse width conversion (PWM) on the E pressure signal, and 1
3 is an AC servo motor for driving the robot arm 2. 14 is an A/D converter ag for inputting the current flowing through the AC servo motor 13 into the DSP, and 15 is an encoder that provides a position signal from the rotation of the AC servo motor 13. Reference numeral 16 denotes a collision detection section which detects a current signal, determines whether there is a disturbance in the current or a collision, and outputs a stop signal to the main side 4 when it is determined that a collision has occurred.
17は位置ループ制御部5と速度ル−プ制御部7の処理
を行うマイクロコンピュータである。18は電流ループ
制御部10と衝突検出部16の処理を行う数値演算プロ
セッサ(DSP)で6る。Reference numeral 17 denotes a microcomputer that performs processing of the position loop control section 5 and the velocity loop control section 7. 18 is a numerical processor (DSP) that performs processing of the current loop control section 10 and the collision detection section 16;
第2図は、衝突検出部16における処理のアルゴリズム
のフローチャートの一例である。第3図の電流波形の拡
大図と合わせて、フローの説明を行なう。第2図のステ
ップ19では、第3図に示す現時点における′1π流信
号をA/D変換14したサンプル点20をDSP18に
取シ込む。ステップ21では、この現時点のサンプル点
2oとメモリ内に格納しである1時刻前のサンプル点2
2から、現時点の傾斜データ(電流の変化)を近似的に
計算する。ステップ23では、ステップ21で求めた現
時点の傾斜データと、第3図で示される一定時間T以内
の傾斜データの中で最大のMAXデータを比較し、現時
点の傾斜データが大きい場合は、ステップ24で、MA
X傾斜データに現時点の傾斜データを代入する。ステッ
プ25では、現時点の傾斜データと一定時間T以内の傾
斜データの中で最小のMIN傾斜データを比較し、現時
点の傾斜データが小さい場合は、ステップ26で、MI
N傾斜データに現時点の傾斜データを代入する。ステッ
プ27では、第3図のように、MAX傾斜データとMI
N傾斜データがなす角αを計算する。ステップ28では
、ステップ27で求めた角αの絶対値とある閾値を比較
し、1α]が小さい場合には、ステップ29でロボット
アーム2の停止信号を出力する。ステップ3oでは、一
定時間Tの時系列データをメモリに格納するだめに、最
も古いサン7諏し点31のデータを消し、現時点のサン
プル点21のデータを登録すると共に、最も古いサンプ
ル点31の傾斜データが、MAX傾斜データ、またはM
IN傾斜データの場合は、2番目に大きい、または小さ
い傾斜データを、MAX傾斜データ、またはMIN傾斜
データに置き換える。FIG. 2 is an example of a flowchart of a processing algorithm in the collision detection unit 16. The flow will be explained in conjunction with the enlarged view of the current waveform in FIG. At step 19 in FIG. 2, a sample point 20 obtained by A/D converting the current '1π flow signal shown in FIG. 3 is input into the DSP 18. In step 21, the current sample point 2o and the sample point 2 one time ago stored in the memory are
2, the current slope data (change in current) is approximately calculated. In step 23, the current slope data obtained in step 21 is compared with the maximum MAX data among the slope data within a certain time T shown in FIG. 3, and if the current slope data is large, step 24 So, M.A.
Substitute the current slope data into the X slope data. In step 25, the current slope data is compared with the minimum MIN slope data among the slope data within a certain period of time T. If the current slope data is small, in step 26, the minimum MIN slope data is compared.
Substitute the current slope data into the N slope data. In step 27, as shown in FIG.
Calculate the angle α formed by the N slope data. In step 28, the absolute value of the angle α obtained in step 27 is compared with a certain threshold value, and if 1α] is small, a stop signal for the robot arm 2 is output in step 29. In step 3o, in order to store the time series data for a certain period of time T in memory, the data of the oldest sample point 31 is deleted, the data of the current sample point 21 is registered, and the data of the oldest sample point 31 is deleted. If the slope data is MAX slope data or M
In the case of IN slope data, the second largest or smallest slope data is replaced with MAX slope data or MIN slope data.
ロボットアーム2を駆動させた時の電流波形は、通常の
場合、第4図の実線32のようになシ、衝突を検出した
場合には、図の破線33のようになり、衝突から約0.
3m5ecで、ロボットアーム2が停止する。Normally, the current waveform when driving the robot arm 2 is as shown by the solid line 32 in Figure 4, and when a collision is detected, it is as shown by the broken line 33 in the figure, and the current waveform is approximately zero from the collision. ..
At 3m5ec, the robot arm 2 stops.
なお、本実施例では、第1図のブロック図で、速度ルー
プ制御部5と位置ル−プ制御部7の処理をマイクロコン
ピュータ17で行うものとしたが、DSPlaの処理能
力に応じてDSPlaで処理を行ってもよい。In this embodiment, in the block diagram of FIG. 1, the processing of the velocity loop control section 5 and the position loop control section 7 is performed by the microcomputer 17. Processing may be performed.
また、ロボットアーム2の停止信号は、メイン側4に出
力されているが、マイクロコンピュータ17やDSPl
aに停止信号を出し、停止処理を行ってもよい。In addition, the stop signal for the robot arm 2 is output to the main side 4, but it is also output to the microcomputer 17 and the DSP1.
A stop signal may be issued to a, and the stop processing may be performed.
衝突判定のアルゴリズムについては、第2図は一実施例
でアシ必ずしもこのアルゴリズムを使う必要はなく、A
I等を用いた場合を含めて、任意の衝突判定のアルゴリ
ズムを使用できるものとする。Regarding the collision detection algorithm, Fig. 2 shows one example, and it is not necessary to use this algorithm.
It is assumed that any collision determination algorithm can be used, including the case of using I or the like.
発明の効果
本発明によれば、DSPの衝突検出部で電流を検出し、
衝突を判定するため、衝突検出用のセンサが不要になる
とともに、あらゆる方向からの衝突検出が可能となる。Effects of the Invention According to the present invention, the collision detection section of the DSP detects the current,
Since a collision is determined, a sensor for collision detection is not required, and a collision can be detected from any direction.
さらに、衝撃゛に敏なトルク(電流)を検出し、ソフト
的に処理できるため、衝突検知からロボットアームの停
止までの応答が早い。Furthermore, since torque (current), which is sensitive to impact, can be detected and processed by software, the response from collision detection to stopping the robot arm is quick.
第1図は本発明の一実施例におけるロボットアームの衝
突検出装置のブロック図、第2図は衝突判定のアルゴリ
ズムのフローチャート図、第3図は電流波形から衝突の
判定を行う手法を示す説明図、第4図は時間に対する電
流波形を示す説明図。
第5図は従来のカーテンセンサを用いたロボットアーム
の検出装置の斜視図である。
4・・・・・・メイン部、6・・・・・・位置ル−プ制
御部、7・・・・・・速度ループ制御部、10・・・・
・・電流ル−プ制御部、13・・・・・・交流サーボモ
ータ、16・・・・・・衝突検出部、17・・・・・・
マイクロコンピュータ、18・・・・・・数値演算プロ
セッサ。
代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名H+
第
図
第
図
第
図
O土を府」卑シ1のγノイル2輛、Fig. 1 is a block diagram of a collision detection device for a robot arm according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a flowchart of a collision detection algorithm, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing a method for determining a collision from a current waveform. , FIG. 4 is an explanatory diagram showing a current waveform with respect to time. FIG. 5 is a perspective view of a detection device for a robot arm using a conventional curtain sensor. 4...Main section, 6...Position loop control section, 7...Velocity loop control section, 10...
... Current loop control section, 13 ... AC servo motor, 16 ... Collision detection section, 17 ...
Microcomputer, 18... Numerical calculation processor. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano and 1 other person H+
Claims (1)
ボットを用い、マイクロコンピュータおよび数値演算プ
ロセッサによって位置ループ制御、速度ループ制御、電
流ループ制御を行い、ロボットアームの衝突を検出する
方法において、交流サーボモータに流れる電流の波形を
数値演算プロセッサ内の衝突検出部で読み込む工程と、
衝突検出部で読み込んだ電流波形の乱れを検出する工程
と、検出した電流波形の乱れからロボットアームの衝突
の有無を判定する工程と、ロボットアームが衝突したと
判定した場合にロボットアームの停止信号を出力する工
程とを有することを特徴としたロボットアームの衝突検
出方法。A method for detecting a collision of a robot arm by using a robot equipped with an AC servo motor that drives the robot arm, performing position loop control, speed loop control, and current loop control using a microcomputer and a numerical processor, a step of reading the waveform of the flowing current with a collision detection section in the numerical processor;
A process of detecting disturbances in the current waveform read by the collision detection unit, a process of determining whether there is a collision of the robot arm from the disturbance of the detected current waveform, and a process of generating a stop signal for the robot arm when it is determined that the robot arm has collided. A method for detecting a collision of a robot arm, comprising: a step of outputting a collision detection method for a robot arm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21305988A JPH0259291A (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Detecting method for collision of robot arm |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21305988A JPH0259291A (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Detecting method for collision of robot arm |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0259291A true JPH0259291A (en) | 1990-02-28 |
Family
ID=16632852
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21305988A Pending JPH0259291A (en) | 1988-08-26 | 1988-08-26 | Detecting method for collision of robot arm |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0259291A (en) |
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-
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- 1988-08-26 JP JP21305988A patent/JPH0259291A/en active Pending
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