JPH07314359A - Follow-up device for manipulator, and control thereof - Google Patents

Follow-up device for manipulator, and control thereof

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JPH07314359A
JPH07314359A JP11726594A JP11726594A JPH07314359A JP H07314359 A JPH07314359 A JP H07314359A JP 11726594 A JP11726594 A JP 11726594A JP 11726594 A JP11726594 A JP 11726594A JP H07314359 A JPH07314359 A JP H07314359A
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JP
Japan
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teaching
path
manipulator
route
data
Prior art date
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JP11726594A
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Japanese (ja)
Inventor
Hikari Umeno
光 梅野
Takao Kakizaki
隆夫 柿崎
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To achieve high precision follow-up of a work route even in high speed work by calculating correction information based on a real teaching route when acuated at a desired speed to a displayed route, and work feature point positions obtained by detected position information from a sensor, and correcting the teaching route. CONSTITUTION:A sensor 2 moves prior to an effector 11, and a work 13 is observed in order by commands at a constant cyclic period from a sensor controller 5 to detect work route points to be sent to a coordinates exchange/ memory part (memory part) 12. The memory part 12 converts feature points in a reference coordinates system using position information of the feature points calculated by the sensor controller 5, and position information of the effector 11 obtained based on joint position information theta1-6 of a manipulator 1 at the time of detection by the sensor 2 to be memorized. A correction quantity generating part 6 forms correction information based on data in the memory part 12 and a real teaching route generated by a real teaching route generating part 19 at the time of off-line to be outputted to a route correcting part 15, which then corrects the route.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、機械加工対象である加
工ワーク上の加工経路をセンサによって検出し、その情
報と、効果器のたどる実教示経路情報とから算出される
修正情報に基づいて、予め与えられた教示経路を逐次修
正することにより、マニピュレータに搭載された効果器
を高精度に加工経路に追従させるためのマニピュレータ
用追従装置およびその制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention detects a machining path on a workpiece to be machined by a sensor, and based on the information and correction information calculated from actual teaching path information traced by an effector. The present invention relates to a manipulator follow-up device for making an effector mounted on a manipulator follow a machining path with high accuracy by sequentially correcting a given teach path, and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】センサを用いてマニピュレータを加工経
路に追従させる技術は、不確定性のある環境下での作業
遂行のために最も重要な技術とされ、多くの研究が重ね
られてきた。
2. Description of the Related Art A technique of causing a manipulator to follow a machining path using a sensor is considered to be the most important technique for performing work in an environment with uncertainty, and many studies have been conducted.

【0003】たとえば、工業用ロボットの空間曲線なら
い制御(浅田、花房、計測自動制御学会論文集,第16
巻,第5号,pp126-132,1980)では、センサによるフィ
ードバック制御を補助する目的でオフライン経路情報を
用い、加工経路を事前情報として制御系の補償器を設計
して、センサフィードバック制御の効果を検討してい
る。
For example, a space curve tracing control of an industrial robot (Asada, Hanafusa, Transactions of the Society of Instrument and Control Engineers, No. 16)
Vol. 5, No. 5, pp126-132, 1980) uses the offline path information for the purpose of assisting the feedback control by the sensor, designing the compensator of the control system with the machining path as the a priori information, and the effect of the sensor feedback control. Are considering.

【0004】近年は、この中でも実績のある教示再生方
式の利点を生かした形で、予め教示されたデータに基づ
く動作指令をセンサデータによって修正するという技術
が導入されつつある。
In recent years, a technique of correcting an operation command based on pre-teached data with sensor data has been introduced, making the most of the proven advantage of the teaching reproduction system.

【0005】この種のあるいはそれに準ずる装置に関す
る代表的な従来技術としては、たとえば以下のものがあ
る。即ち、溶接ロボット用レーザ視覚センサ[平井,柴
田,((株)日立製作所),アーク溶接における検出と
制御,溶接学会編,1990]では、視覚センサによっ
て検出される溶接線位置を用いて、予め教示された経路
を修正する方法が示されている。
Typical prior art relating to this type of device or a device similar thereto is, for example, the following. That is, in the laser vision sensor for welding robots [Hirai, Shibata, (Hitachi, Ltd.), Detection and control in arc welding, Welding Society, 1990], the welding line position detected by the vision sensor is used in advance. A method of modifying the taught path is shown.

【0006】以下に図面を用いて、従来技術を示す。図
5(a)は当該従来技術の構成を示すブロック図であっ
て、図5(b)は経路修正過程を示す図である。図中、
Aは制御装置、1は多関節マニピュレータ、2はマニピ
ュレータ1先端に装着されたセンサ、3は溶接トーチ、
4は教示データ入力部、5はセンサコントローラ、6は
修正量生成部、7は修正部、8はサーボ部、9はアン
プ、10は溶接線である。
A conventional technique will be described below with reference to the drawings. FIG. 5A is a block diagram showing the configuration of the related art, and FIG. 5B is a diagram showing a route correction process. In the figure,
A is a control device, 1 is an articulated manipulator, 2 is a sensor mounted on the tip of the manipulator 1, 3 is a welding torch,
Reference numeral 4 is a teaching data input unit, 5 is a sensor controller, 6 is a correction amount generation unit, 7 is a correction unit, 8 is a servo unit, 9 is an amplifier, and 10 is a welding line.

【0007】図5(a)において、センサ2が溶接トー
チ3に対して常に先行するように、教示データを教示デ
ータ入力部4から入力し、当該教示データに基づいて教
示経路を予め設定する。
In FIG. 5A, the teaching data is input from the teaching data input unit 4 so that the sensor 2 always precedes the welding torch 3, and the teaching path is preset based on the teaching data.

【0008】マニピュレータ1が当該教示経路に従って
動作を開始すると、センサ2は溶接線10上の点を検出
して、検出信号をセンサコントローラ5へ送出する。
When the manipulator 1 starts to operate according to the teaching path, the sensor 2 detects a point on the welding line 10 and sends a detection signal to the sensor controller 5.

【0009】修正量生成部6では、センサコントローラ
5からの検出位置情報と溶接トーチ3の位置情報とから
マニピュレータ1の修正量を算出する。
The correction amount generation unit 6 calculates the correction amount of the manipulator 1 from the detected position information from the sensor controller 5 and the position information of the welding torch 3.

【0010】修正部7では、修正量生成部6の修正量と
前記教示データとから修正経路を生成し、当該修正経路
に基づきマニピュレータ1を制御する。
The correction unit 7 generates a correction route from the correction amount of the correction amount generation unit 6 and the teaching data, and controls the manipulator 1 based on the correction route.

【0011】修正部7における修正経路の生成過程を図
5(b)を用いて説明する。センサコントローラ5の検
出位置情報が示す溶接線10上の溶接特徴点M(i=
1,2,3,…,n)の位置と教示経路に基づく溶接トーチ3
の位置とから、溶接特徴点Mとの距離を算出し、当該
距離が極小となる点を溶接トーチ3が通過した時点で、
当該教示経路を平行移動し、修正経路を生成する。
The process of generating the correction path in the correction unit 7 will be described with reference to FIG. Weld feature points M i (i =
Welding torch 3 based on 1,2,3, ..., n) position and teaching path
From the position of the welding characteristic point M i, and when the welding torch 3 passes the point where the distance is the minimum,
The teaching route is translated and a corrected route is generated.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
従来技術には、次のような問題点があった。前記従来技
術においては、検出位置情報と教示経路のみを用いて修
正経路情報を算出・生成する。
However, the above-mentioned conventional technique has the following problems. In the above-mentioned conventional technique, the corrected route information is calculated and generated using only the detected position information and the taught route.

【0013】しかし、一般には、ダイナミクスあるいは
演算速度限界によって、効果器がたどる実教示経路が教
示経路と一致することはなく、特に、目標速度が高速に
なるに伴い、教示経路と実教示経路との誤差が顕在化す
ることが広く知られている。
However, in general, the actual teaching path traced by the effector does not coincide with the teaching path due to the dynamics or the limit of the operation speed. Particularly, as the target speed becomes higher, the teaching path and the actual teaching path are It is widely known that the error of is actualized.

【0014】このため、一般には、実教示経路が加工経
路上の近傍を追従するように、予め加工経路からずらし
て教示データを作成するという対策が講じられている。
For this reason, in general, a measure is taken so that the teaching data is created in advance so as to be shifted from the machining path so that the actual teaching path follows the vicinity on the machining path.

【0015】しかし、この場合、教示経路と実教示経路
とは、位置・姿勢のみならず経路長まで異なるため、教
示経路と加工経路のみとを対応づけることで算出した修
正情報で教示経路を修正する方法では、十分な精度を得
ることが不可能であった。その結果、従来技術を高速な
追従速度が要求される作業へ導入すると、加工特徴位置
と加工経路との誤差が顕在化するという致命的な欠陥が
生じる。
In this case, however, the teaching route and the actual teaching route differ not only in the position / orientation but also in the route length. Therefore, the teaching route is corrected by the correction information calculated by associating only the teaching route and the machining route. However, it was impossible to obtain sufficient accuracy with the method. As a result, when the conventional technique is introduced into a work that requires a high follow-up speed, a fatal defect that an error between a machining characteristic position and a machining path becomes apparent occurs.

【0016】ここにおいて、本発明の主要な目的は、以
下に列挙する通りである。本発明の第1の目的は、高速
作業時にも加工手段を加工経路に高精度に追従させるこ
とが可能なマニピュレータ用追従装置及びその制御方法
を提供せんとするものである。
Here, the main objects of the present invention are as listed below. A first object of the present invention is to provide a manipulator follow-up device and a control method for the manipulator, which make it possible to cause the machining means to follow the machining path with high accuracy even during high-speed work.

【0017】本発明の第2の目的は、高速な目標速度が
要求される作業において、予め与えられた教示経路と目
標速度とからなる動作指令値を多関節マニピュレータに
与えた際に、教示経路に対して加工手段としての効果器
がたどる実教示経路の誤差により、教示経路を検出位置
情報で修正する方法では、当該効果器を経路に高精度に
追従させることが困難であった点を解決することが可能
なマニピュレータ用追従装置及びその制御方法を提供せ
んとするものである。
A second object of the present invention is to provide a teaching path when an operation command value consisting of a teaching path and a target speed given in advance is given to an articulated manipulator in a work requiring a high speed target speed. On the other hand, it is difficult to make the effector follow the path with high accuracy by the method of correcting the taught path with the detected position information due to the error in the actual teaching path traced by the effector as the processing means. A follower device for a manipulator and a control method therefor are provided.

【0018】本発明の他の目的は、明細書、図面、特に
特許請求の範囲の記載から自づと明らかになるであろ
う。
Other objects of the present invention will become apparent from the description, drawings, and particularly the claims.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】前記課題の解決は、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段及び手法を採用
することにより達成される。すなわち、本発明装置の第
1の特徴は、対象を加工するための加工手段と当該加工
手段近傍に設置され前記対象上の加工経路情報を検出す
る検出手段と前記加工手段及び当該検出手段を保持する
多関節マニピュレータを具備し、予め与えられた教示デ
ータに基づいて決定される当該マニピュレータの動作指
令を前記検出手段によって検出した加工対象の位置情報
に基づいて修正しつつ実時間で加工経路に前記加工手段
を追従自在にマニピュレータを移動させる制御手段を有
する追従装置において、当該制御手段に、前記教示デー
タを入力する教示データ入力部と、オンライン時に前記
センサからの信号を処理する検出手段コントローラと、
前記マニピュレータのサーボを各自有する各関節の位置
・姿勢情報を処理しかつオンライン時には前記検出手段
コントローラからの検出信号を座標系データに変換処理
・記憶する座標変換・メモリ部と、オフライン時に前記
教示データに基づき実動した前記加工手段がたどる実教
示経路に関する情報を前記サーボ周期毎に検出し記憶す
る実経路データメモリ部と、前記教示データ通りの教示
経路と前記実教示経路とを対応させる経路対応部と、当
該経路対応部に蓄積されたデータにより実教示経路デー
タを生成する実教示経路生成部と、オンライン時に当該
実教示経路生成部からの信号で前記座標変換・メモリ部
からの前記変換座標系データの修正量を算出する修正量
生成部と、オフライン時に前記教示データ入力部の教示
データから決定される教示経路に関する関数を生成して
前記経路対応部に出力するとともに、当該関数から直接
前記加工手段軌道を算出出力し、オンライン時に前記修
正量生成部からの信号で修正された前記教示経路関数か
ら前記加工手段の目標軌道を算出出力する修正部と、を
備えてなるマニピュレータ用追従装置である。
The solution of the above-mentioned problems can be achieved by adopting the novel characteristic constitution means and methods listed below by the present invention. That is, the first feature of the device of the present invention is a processing means for processing an object, a detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, the processing means and the detection means. Which includes a multi-joint manipulator that corrects the operation command of the manipulator determined based on teaching data given in advance based on the position information of the processing target detected by the detection means, while the processing path is changed to the processing path in real time. In a tracking device having a control means for moving a manipulator so that the processing means can follow freely, in the control means, a teaching data input section for inputting the teaching data, and a detection means controller for processing a signal from the sensor when online,
A coordinate conversion / memory unit that processes position / orientation information of each joint that has a servo of the manipulator and that converts / detects a detection signal from the detection means controller into coordinate system data when online, and the teaching data when offline. A real route data memory unit that detects and stores information about an actual teaching route that is traced by the processing means that is actually operated based on the above, and a route correspondence that associates the teaching route according to the teaching data with the actual teaching route. Section, an actual teaching path generation section that generates actual teaching path data from the data accumulated in the corresponding path section, and a coordinate conversion / memory conversion section from the coordinate conversion / memory section using a signal from the actual teaching path generation section when online. The correction amount generation unit that calculates the correction amount of the system data and the correction data determined from the teaching data of the teaching data input unit when offline A function relating to a teaching path is generated and output to the path corresponding unit, and the processing means trajectory is directly calculated and output from the function, and the teaching path function corrected by a signal from the correction amount generating unit is used online. A tracking unit for a manipulator, comprising: a correction unit that calculates and outputs a target trajectory of the processing means.

【0020】本発明装置の第2の特徴は、対象を加工す
るための加工手段と当該加工手段近傍に設置され前記対
象上の加工経路情報を検出する検出手段と前記加工手段
及び当該検出手段を保持する多関節マニピュレータを具
備し、予め与えられた教示データに基づいて決定される
当該マニピュレータの動作指令を前記検出手段によって
検出した加工対象の位置情報に基づいて修正しつつ実時
間で加工経路に前記加工手段を追従させるようにマニピ
ュレータを移動させる制御手段を有する追従装置におい
て、当該制御手段に、前記教示データを入力する教示デ
ータ入力部と、オンライン時に前記検出手段からの信号
を処理する検出手段コントローラと、前記マニピュレー
タのサーボを各自有する各関節の位置・姿勢情報を処理
しかつオンライン時には前記検出手段コントローラから
の検出信号を座標系データに変換処理・記憶する座標変
換・メモリ部と、オフライン時に前記教示データに基づ
き実動した前記加工手段がたどる実教示経路に関する情
報を前記サーボ周期毎に検出し記憶する実経路データメ
モリ部と、前記教示データ通りの教示経路と前記実教示
経路とを対応させる経路対応部と、オンライン時に当該
経路対応部からの信号で前記座標変換・メモリ部からの
前記変換座標系データの修正量を算出する修正量生成部
と、オフライン時に前記教示データ入力部の前記教示デ
ータから決定される前記教示経路に関する関数を生成し
て前記経路対応部に出力するとともに当該関数から直接
前記加工手段軌道を算出出力し、オンライン時に前記修
正量生成部からの信号で修正された前記教示経路関数か
ら前記加工手段の目標軌道を算出出力する修正部と、を
備えてなるマニピュレータ用追従装置である。
The second feature of the device of the present invention is that the processing means for processing the object, the detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, the processing means and the detection means. A multi-joint manipulator for holding is provided, and the operation command of the manipulator determined on the basis of teaching data given in advance is corrected on the basis of the position information of the processing target detected by the detection means while the processing path is changed in real time. In a tracking device having a control means for moving a manipulator so as to follow the processing means, a teaching data input section for inputting the teaching data to the control means, and a detection means for processing a signal from the detection means when online. The controller and the servo of the manipulator have their own position / posture information of each joint and online. The coordinate conversion / memory unit for converting / storing the detection signal from the detection means controller into coordinate system data, and the information regarding the actual teaching path traced by the processing means actually operated based on the teaching data when offline are stored in the servo. An actual path data memory unit that detects and stores each cycle, a path correspondence unit that associates the teaching path according to the teaching data with the actual teaching path, and the coordinate conversion / memory by a signal from the path correspondence unit when online. Correction amount generation unit for calculating the correction amount of the transformed coordinate system data from the unit, and a function related to the teaching route determined from the teaching data of the teaching data input unit when offline, and output to the route corresponding unit. At the same time, the processing means trajectory is calculated and output directly from the function, and is corrected by the signal from the correction amount generation unit when online. A correction unit for the serial taught path function calculates outputs a target trajectory of the processing means, a manipulator for a follow-up device including a.

【0021】本発明装置の第3の特徴は、前記本発明の
第1又は第2の特徴における修正部が、教示データ入力
部の教示データから決定される教示経路に関する関数を
生成する教示経路・速度関数生成部と、オンライン時に
当該教示経路・速度関数生成部及び修正量生成部からの
信号で前記教示経路関数の修正を演算決定する経路修正
部と、オフライン時には前記教示経路・速度関数生成部
から直接の信号でかつオンライン時には前記経路修正部
からの加工手段の目標軌道を算出出力する軌道生成部
と、を有してなるマニピュレータ用追従装置である。
A third feature of the device of the present invention is that the correction unit in the first or second feature of the present invention generates a function relating to the teach route determined from the teaching data of the teaching data input unit. A speed function generation unit, a path correction unit that calculates and determines the correction of the teaching path function by signals from the teaching path / speed function generation unit and the correction amount generation unit when online, and the teaching path / speed function generation unit when offline. And a trajectory generating section for calculating and outputting a target trajectory of the processing means from the route correcting section when the signal is directly transmitted from the manipulator.

【0022】本発明装置の第4の特徴は、前記本発明装
置の第1,第2又は第3の特徴における加工手段と検出
手段が、それぞれ加工処理を行う効果器としての溶接ト
ーチと位置と角度を検出可能なセンサとしての視覚セン
サであるマニピュレータ用追従装置である。
A fourth characteristic of the device of the present invention is that the processing means and the detecting means in the first, second or third characteristic of the device of the present invention respectively include a welding torch and a position as an effector for performing the processing. The tracking device for a manipulator, which is a visual sensor as a sensor capable of detecting an angle.

【0023】本発明方法の第1の特徴は、対象を加工す
るための加工手段と当該加工手段近傍に設置され前記対
象上の加工経路情報を検出する検出手段と前記加工手段
及び当該検出手段を保持する多関節マニピュレータにお
いて、予め与えられた教示データに基づいて決定される
当該マニピュレータの動作指令を前記検出手段によって
検出した加工対象の位置情報に基づいて修正しつつ実時
間で加工経路に前記加工手段を追従させるように前記マ
ニピュレータを駆動させるに当たり、前記教示データか
ら決定される教示経路と目標速度とからなる動作指令値
で前記マニピュレータを動作させた際に前記加工手段が
たどる実教示経路と前記教示データに基づいた前記教示
経路の対応づけにより、前記各教示経路中の教示点に対
応する実教示経路中の実教示点で実教示経路関数を予め
作成し、作業実行時に前記検出手段から時系列的に得ら
れる検出位置情報と、前記実教示経路関数上の点との対
応づけによって算出した修正情報で前記教示経路を逐次
修正してなるマニピュレータ用追従制御方法である。
The first feature of the method of the present invention is to include a processing means for processing an object, a detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, the processing means and the detection means. In the multi-joint manipulator to be held, the operation command of the manipulator determined based on the teaching data given in advance is corrected based on the position information of the processing target detected by the detection means while the processing is performed on the processing path in real time. When driving the manipulator so as to follow the means, the actual teaching path traced by the machining means when the manipulator is operated with an operation command value consisting of a teaching path determined from the teaching data and a target speed, and The actual teaching path corresponding to the teaching point in each teaching path by associating the teaching path based on the teaching data. Of the actual teaching path function in advance, and the correction information calculated by associating the detected position information obtained in time series from the detecting means when the work is executed with the points on the actual teaching path function. A follow-up control method for a manipulator, in which the teaching path is sequentially corrected.

【0024】本発明方法の第2の特徴は、対象を加工す
るための加工手段と当該加工手段近傍に設置され前記対
象上の加工経路情報を検出する検出手段と前記加工手段
及び当該検出手段を保持する多関節マニピュレータにお
いて、予め与えられた教示データに基づいて決定される
当該マニピュレータの動作指令を前記検出手段によって
検出した加工対象の位置情報に基づいて修正しつつ実時
間で加工経路に前記加工手段を追従させるようにマニピ
ュレータを駆動させるに当たり、前記教示データから決
定される教示経路と目標速度とからなる動作指令値で前
記マニピュレータを動作させた際に前記加工手段がたど
る実教示経路上の点と前記教示データに基づいた前記教
示経路上の点との対応づけを予め行い、作業実行時には
前記検出手段から時系列的に得られる複数の検出位置情
報と、前記実教示経路上の点と、の対応づけによって算
出した修正情報で前記教示経路を逐次修正してなるマニ
ピュレータ用追従制御方法である。
The second feature of the method of the present invention is that the processing means for processing the object, the detection means installed near the processing means for detecting the processing route information on the object, the processing means and the detection means. In the multi-joint manipulator to be held, the operation command of the manipulator determined based on the teaching data given in advance is corrected based on the position information of the processing target detected by the detection means while the processing is performed on the processing path in real time. In driving the manipulator so as to follow the means, a point on the actual teaching path traced by the machining means when the manipulator is operated with an operation command value consisting of a teaching path determined from the teaching data and a target speed. And a point on the teaching route based on the teaching data are associated in advance, and when the work is performed, A plurality of detection position information obtained series, wherein the real teaching a point on the path, the correspondence manipulator tracking control method in calculating the correction information obtained by sequentially modifying the teaching path by.

【0025】本発明方法の第3の特徴は、前記本発明方
法の第1又は第2の特徴における動作指令値が、教示デ
ータに基づき、加工開始点から経路長をパラメータとし
て演算した位置・姿勢に関する教示経路関数値および目
標速度関数値であって、経路長に関する2階微分の連続
性まで保証する3次関数の係数行列で表現されてなるマ
ニピュレータ用追従制御方法である。
The third feature of the method of the present invention is the position / orientation in which the operation command value in the first or second feature of the method of the present invention is calculated from the machining start point using the path length as a parameter based on the teaching data. Is a follow-up control method for a manipulator, which is a teaching path function value and a target velocity function value regarding, and is expressed by a coefficient matrix of a cubic function that guarantees the continuity of the second derivative with respect to the path length.

【0026】本発明方法の第4の特徴は、前記本発明方
法の第1,第2又は第3の特徴における実教示経路と教
示経路の対応づけが、実教示経路長の教示経路長に対す
る伸縮率を求め、当該伸縮率を用い各教示点までの経路
長に対応する実教示経路の経路長を演算して当該実教示
経路において最も近接する点のその時の位置と姿勢を定
めて行き、最後に当該近接点群データを用いて教示経路
関数に対応する実教示経路関数を算出してなるマニピュ
レータ用追従制御方法である。
The fourth characteristic of the method of the present invention is that the correspondence between the actual teaching path and the teaching path in the first, second or third characteristic of the method of the present invention is such that expansion / contraction of the actual teaching path length with respect to the teaching path length. The ratio is calculated, the path length of the actual teaching path corresponding to the path length to each teaching point is calculated using the expansion / contraction rate, and the position and orientation of the closest point on the actual teaching path at that time are determined. Further, it is a follow-up control method for a manipulator, which calculates an actual teaching path function corresponding to a teaching path function using the proximity point group data.

【0027】本発明方法の第5の特徴は、前記本発明方
法の第1,第2,第3又は第4の特徴における教示経路
との対応づけの実教示経路上の点が、多関節マニピュレ
ータの各関節に備わるサーボ周期毎に検出されるマニピ
ュレータ用追従制御方法である。
The fifth feature of the method of the present invention is that the point on the actual teaching path associated with the teaching path in the first, second, third or fourth feature of the method of the present invention is an articulated manipulator. Is a follow-up control method for manipulators, which is detected for each servo cycle of each joint.

【0028】本発明方法の第6の特徴は、前記本発明方
法の第1,第2,第3,第4又は第5の特徴における検
出手段の検出位置情報と実教示経路上の点との対応づけ
が、まず、前記検出手段の検出に基づく一定周期の加工
経路上の特徴点の位置情報と、当該検出時の多関節マニ
ピュレータの関節位置情報から得られる加工手段の位置
情報とを用いて当該加工経路上の特徴点の位置ベクトル
を基準座標系のベクトルへと変換し、次いで、当該特徴
点ベクトル群および実教示データを用いて両位置の並進
成分および基準座標系の鉛直方向軸回りの回転成分につ
いて前記加工経路と前記実教示経路との誤差から修正量
を各対応点につき算出してなるマニピュレータ用追従制
御方法である。
The sixth characteristic of the method of the present invention is that the detected position information of the detecting means and the points on the actual teaching path in the first, second, third, fourth or fifth characteristic of the method of the present invention are used. Correspondence is first made by using the position information of the characteristic points on the machining path of a constant cycle based on the detection of the detecting means, and the position information of the processing means obtained from the joint position information of the multi-joint manipulator at the time of the detection. The position vector of the feature point on the machining path is converted into a vector of the reference coordinate system, and then the translational component of both positions and the vertical axis of the reference coordinate system around the feature point vector group and the actual teaching data are used. In the manipulator follow-up control method, a correction amount is calculated for each corresponding point from the error between the machining path and the actual teaching path for the rotation component.

【0029】[0029]

【作用】本発明は、前記のような新規な手段及び手法を
講じるので、教示経路に対して目標速度で動作させた際
の実教示経路と、センサからの検出位置情報から得られ
る加工特徴点位置とから修正情報を算出して、教示経路
を修正することにより高速作業に対しても高精度な追従
が可能となる。
Since the present invention takes the novel means and method as described above, the processing feature points obtained from the actual teaching path when the teaching path is operated at the target speed and the detected position information from the sensor. By calculating the correction information from the position and correcting the teaching route, it is possible to follow the high-speed work with high accuracy.

【0030】[0030]

【装置例】[Device example]

(装置例1)本発明の第1の装置例を図面につき説明す
る。図1は本装置例のオフライン過程を説明するブロッ
ク図、図2は本装置例のオンライン過程を説明するブロ
ック図、図3は教示経路と実教示経路との対応付けの方
法を示す図である。
(Device Example 1) A first device example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an offline process of the present device example, FIG. 2 is a block diagram illustrating an online process of the present device example, and FIG. 3 is a diagram illustrating a method of associating a teaching route and an actual teaching route. .

【0031】図1及び図2中で、Bは本装置例のマニピ
ュレータ用追従装置、Caはオフライン時の制御手段と
しての制御装置、Cbはオンライン時の制御手段として
の制御装置、7a′はオフライン時の修正部、7b′は
オンライン時の修正部、11は加工手段としての効果
器、12は座標変換・メモリ部、13は加工ワーク、1
4は教示経路・速度関数生成部、15はオンライン時の
経路修正部、16は軌道生成部、17はオフライン時の
実経路データメモリ部、18はオフライン時の経路対応
部、19は実教示経路生成部である。なお、図5(a)
で示す前記従来例と同一のブロックには、同一の符号を
付して説明の重複を避けた。
In FIG. 1 and FIG. 2, B is a manipulator follow-up device of the present device example, Ca is a control device as a control means when offline, Cb is a control device as a control means when online, and 7a 'is offline. Time correction unit, 7b 'is an online correction unit, 11 is an effector as a machining means, 12 is a coordinate conversion / memory unit, 13 is a work piece, 1
4 is a teaching route / speed function generating unit, 15 is a route correcting unit when online, 16 is a trajectory generating unit, 17 is an actual route data memory unit when offline, 18 is a route corresponding unit when offline, 19 is an actual teaching route It is a generator. Note that FIG.
The same blocks as those in the conventional example shown by are denoted by the same reference numerals to avoid duplication of description.

【0032】(方法例1)当該本装置例の仕様はこのよ
うな具体的実施態様を呈するが、次に本装置例に適用す
る本発明の第1方法例についての実行手順を順次説明す
る。まず、はじめに教示データを作成する。ここでは、
CADデータとして加工ワーク13モデル上に離散的に
配置した加工経路上の教示点の位置ωT,jと姿勢ω
T,jに関する教示データと、目標速度に関する教示
データ、それぞれωT,j,vT,j( j=1,2,3,
…,n)を教示データ入力部4から入力する。その際、
教示データは検出手段の好適例としての視覚センサ2が
効果器11に対して常に先行するように与える。ただ
し、左肩添字ωは基準座標系表示である。
(Method Example 1) The specification of the present apparatus example has such a concrete embodiment. Next, the execution procedure of the first method example of the present invention applied to the present apparatus example will be sequentially described. First, teaching data is created. here,
The position ω p T, j of the teaching point on the machining path discretely arranged on the machining work 13 model as CAD data and the posture ω
Teaching data relating to R T, j and teaching data relating to the target speed, respectively, ω T T, j , v T, j (j = 1,2,3,
, N) is input from the teaching data input unit 4. that time,
The teaching data is given so that the visual sensor 2 as a suitable example of the detecting means always precedes the effector 11. However, the left shoulder subscript ω is a reference coordinate system display.

【0033】次に教示経路・速度関数生成部14では、
教示データ入力部4から送られてきた教示データω
T,j,vT,jに基づき、加工開始点からの経路長s
をパラメータとして位置・姿勢に関する教示経路関数P
(s) および目標速度関数V(s) を生成し、これらの教
示データωT,j,vT,j,及び教示情報P
(s),V(s) を教示経路・速度関数生成部14内に記
憶する。
Next, in the teaching path / speed function generator 14,
Teaching data ω T sent from the teaching data input unit 4
Based on T, j , v T, j , the path length s from the processing start point
Teaching path function P related to position / orientation with parameter as parameter
T (s) and the target speed function V (s) are generated, and these teaching data ω T T, j , v T, j and teaching information P are generated.
The T (s) and V (s) are stored in the teaching path / speed function generation unit 14.

【0034】具体的には、P(s) ,V(s) は経路長s
に関する2階微分の連続性まで保証する3次関数の係数
行列で表現する。
Specifically, P T (s) and V (s) are path lengths s
It is expressed by a coefficient matrix of a cubic function that guarantees the continuity of the second derivative with respect to.

【0035】これにより、教示経路関数と目標速度関数
とから生成される時間tに関する教示軌道L(t) の3次
元位置及び速度・加速度の絶対値の連続性が保証され
る。
As a result, the continuity of the absolute values of the three-dimensional position and velocity / acceleration of the teaching trajectory L (t) with respect to the time t generated from the teaching path function and the target velocity function is guaranteed.

【0036】この結果、マニピュレータ1は、低速で動
作させた場合にはs=sj−1からs=sまでの区分
的な教示軌道P(s) に沿って、加工ワーク13上の加
工経路に所定の相対位置姿勢で効果器11を位置づける
ように制御される。
As a result, when the manipulator 1 is operated at a low speed, the manipulator 1 moves on the work 13 along the piecewise teaching trajectory P T (s) from s = s j −1 to s = s j . The effector 11 is controlled to be positioned on the processing path in a predetermined relative position and orientation.

【0037】さらに、教示軌道L(t) をマニピュレータ
1への指令値として動作させる。
Further, the teaching trajectory L (t) is operated as a command value to the manipulator 1.

【外1】 (l=0,1,…,m)をサーボ周期毎に検出し、実経路デ
ータメモリ部17に記憶する。
[Outer 1] (L = 0, 1, ..., M) is detected for each servo cycle and stored in the actual path data memory unit 17.

【0038】教示経路関数P(s) と実経路データメモ
リ部17に記憶された実経路データから、経路対応部1
8において、教示経路と実教示経路との対応づけを行
い、
Based on the taught route function P T (s) and the actual route data stored in the actual route data memory unit 17, the route correspondence unit 1
8, the teaching route and the actual teaching route are associated with each other,

【外2】 [Outside 2]

【0039】図3を用いて、教示経路と実教示経路とを
対応づける手順を説明する。図中、20は教示データに
よって作成された経路、21は当該教示データ、22は
加工経路である。
A procedure for associating the teaching route with the actual teaching route will be described with reference to FIG. In the figure, 20 is a route created by teaching data, 21 is the teaching data, and 22 is a machining route.

【0040】[0040]

【外3】 位置ベクトルを、それぞれ[Outside 3] Position vector,

【外4】 位置成分である。[Outside 4] It is a position component.

【0041】[0041]

【外5】 [Outside 5]

【外6】 [Outside 6]

【0042】まず、教示データより作業開始点から終了
点までの経路長smaxを次式(1)により算出する。
First, the path length s max from the work start point to the work end point is calculated from the teaching data by the following equation (1).

【数1】 [Equation 1]

【0043】[0043]

【外7】 より算出する。[Outside 7] Calculated from

【数2】 [Equation 2]

【0044】そして、式(1)及び式(2)により、経
路長の伸縮率αを、
Then, according to the equations (1) and (2), the expansion / contraction ratio α of the path length is

【数3】 により求める。[Equation 3] Ask by.

【0045】この伸縮率αを用い、各教示点までの経路
長sjに対応する実教示経路の
Using this expansion / contraction rate α, the actual teaching path corresponding to the path length sj to each teaching point

【外8】 [Outside 8]

【数4】 により算出し、[Equation 4] Calculated by

【外9】 そのときの位置と姿勢を[Outside 9] The position and posture at that time

【外10】 [Outside 10]

【外11】 [Outside 11]

【0046】以上の処理をオフラインで行った後、マニ
ピュレータ1を動作させて、以下に説明するオンライン
作業を実行する。オンライン作業では、図2に示すごと
く、マニピュレータ1に保持されるセンサ2は効果器1
1に先だって移動し、検出手段コントローラとしてのセ
ンサコントローラ5からの一定周期の命令によりセンサ
2は三角測量を用いて加工ワーク13を逐次観測し、加
工経路点を検出する。
After the above processing is performed offline, the manipulator 1 is operated to execute the online work described below. In the online work, the sensor 2 held by the manipulator 1 is the effector 1 as shown in FIG.
The sensor 2 moves prior to 1, and the sensor 2 sequentially observes the workpiece 13 using triangulation according to a command of a constant cycle from the sensor controller 5 as a detecting means controller, and detects a machining path point.

【0047】例えば、加工経路断面がV字形の場合に
は、経路断面をV字形を構成する2つの直線で近似す
る。そして、交差する角の位置を効果器11のねらう特
徴点として決定し、特徴点の位置情報と共に座標変換・
メモリ部12へ送出する。
For example, when the machining path cross section is V-shaped, the path cross section is approximated by two straight lines forming the V-shape. Then, the positions of the intersecting corners are determined as the feature points aimed at by the effector 11, and the coordinate conversion and the position information of the feature points are performed.
It is sent to the memory unit 12.

【0048】座標変換・メモリ部12では、センサコン
トローラ5で算出された特徴点の位置情報と、センサ2
検出時におけるマニピュレータ1の関節位置情報θ(
m=1,2,…6)から得られる効果器11の位置情報とを
用いて、加工経路上の特徴点を基準座標系へと変換し記
憶する。つまり特徴点の位置ベクトルを基準座標
系のベクトルωに変換し記憶する。
In the coordinate conversion / memory unit 12, the position information of the feature points calculated by the sensor controller 5 and the sensor 2 are detected.
Joint position information of the manipulator 1 at the time of detection θ m (
Using the position information of the effector 11 obtained from m = 1, 2, ... 6), the characteristic points on the machining path are converted into the reference coordinate system and stored. That stores converts the position vector s p c of feature points in the vector omega p c of the reference coordinate system.

【0049】センサ2の検出周期毎に得られるこれらの
特徴点ベクトル群ωc,i, …,
These feature point vector groups ω pc, i , ..., Which are obtained at each detection cycle of the sensor 2

【外12】 修正量生成部6では修正量を実時間で算出する。[Outside 12] The correction amount generation unit 6 calculates the correction amount in real time.

【0050】具体的には、位置の並進成分および基準座
標系の鉛直方向であるZω軸回りの回転成分について、
加工ワーク13上の加工経路
Specifically, regarding the translational component of the position and the rotational component around the Z ω axis which is the vertical direction of the reference coordinate system,
Processing path on the processing workpiece 13

【外13】 [Outside 13]

【外14】 修正量の算出アルゴリズムは以下の通りである。[Outside 14] The calculation algorithm of the correction amount is as follows.

【0051】(i)実教示経路と加工経路との対応づけ 実教示経路と加工経路の対応する任意の点(I) Correspondence between actual teaching route and machining route Any point corresponding to actual teaching route and machining route

【外15】 次の関係が成り立つ。[Outside 15] The following relationship holds.

【数5】 [Equation 5]

【0052】ここに、TCTは教示経路を加工経路に写
像する修正関数で、修正量を算出することは
Here, T CT is a correction function for mapping the teaching path to the machining path, and the correction amount is not calculated.

【外16】 教示データの位置情報を、[Outside 16] Position information of teaching data,

【数6】 [Equation 6]

【数7】 と表し、修正情報を[Equation 7] And the correction information

【数8】 と表す。[Equation 8] Express.

【0053】[0053]

【外17】 [Outside 17]

【外18】 視覚センサ2の検出周期が十分短いため各検出点ごとの
直線近似が可能であり、
[Outside 18] Since the detection cycle of the visual sensor 2 is sufficiently short, it is possible to perform a linear approximation for each detection point,

【数9】 となる。[Equation 9] Becomes

【外19】 が可能となる。[Outside 19] Is possible.

【0054】(ii)修正行列TATの算出 まず、前項(i)の対応づけ手法を用いて実教示経路と
加工経路上の2組の点の対応づけにより並進成分p,
, pを算出する。センサ2からの検出位置情報か
ら加工経路上の
(Ii) Calculation of Correction Matrix T AT First, the translational component p x , is obtained by associating two sets of points on the actual teaching path and the machining path using the associating method of the previous item (i).
Calculate p y and p z . On the machining route from the detected position information from the sensor 2

【外20】 [Outside 20]

【数10】 [Equation 10]

【数11】 が得られる。[Equation 11] Is obtained.

【0055】そして、式(10)及び式(11)より、From equations (10) and (11),

【数12】 [Equation 12]

【数13】 [Equation 13]

【数14】 ただし、pは検出誤差を考慮して算出している。[Equation 14] However, p z is calculated in consideration of the detection error.

【0056】次に回転成分R11, R21を求める。式
(11),(12),(13)から以下の回転要素を得
る。
Next, the rotation components R 11 and R 21 are obtained. The following rotating elements are obtained from the equations (11), (12) and (13).

【外21】 [Outside 21]

【数15】 [Equation 15]

【数16】 [Equation 16]

【0057】[0057]

【外22】 [Outside 22]

【外23】 [Outside 23]

【数17】 [Equation 17]

【数18】 [Equation 18]

【0058】[0058]

【外24】 教示経路がZωの方向と一致している場合であり、位置
情報のみではTCTを算出できないが、実作業ではこの
ような特殊な経路が長区間にわたって存在することは希
であり、教示経路に従ってマニピュレータ1を運動させ
ることで十分な精度を確保できる。
[Outside 24] This is a case where the teaching route matches the direction of Z ω , and T CT cannot be calculated only by the position information, but in actual work, such a special route rarely exists over a long section. Sufficient accuracy can be secured by moving the manipulator 1 according to.

【0059】(iii ) 修正行列TM,iの逐次推定 検出の際に生ずる誤差やノイズの影響により、検出毎に
得られる修正行列T は異なる値となる。従って、修
正行列の信頼性を向上させるためには、複数の修正情報
を用いて最適な修正情報を算出する。
(Iii) Sequential estimation of the correction matrix T M, i The correction matrix T C T obtained for each detection has a different value due to the influence of errors and noise generated during the detection. Therefore, in order to improve the reliability of the correction matrix, the optimum correction information is calculated using a plurality of pieces of correction information.

【0060】[0060]

【外25】 CT,k( k=i−(N−1),i−(N−1)+
1,…,i)とおき、さらに各検出位置情報の最小自乗
法により、
[Outside 25] T CT, k (k = i- (N-1), i- (N-1) +
1, ..., i), and the least squares method of each detected position information,

【外26】 [Outside 26]

【0061】TM,iT M, i

【数19】 とおく。[Formula 19] far.

【0062】すると、並進成分pM,iは、Then, the translational component p M, i is

【数20】 [Equation 20]

【数21】 [Equation 21]

【数22】 となる。[Equation 22] Becomes

【0063】そこで、回転成分RM,iは、Therefore, the rotation component R M, i is

【数23】 [Equation 23]

【数24】 [Equation 24]

【数25】 [Equation 25]

【数26】 となる。[Equation 26] Becomes

【0064】以上の結果、得られた最適な変換行列T
M,iを用いて、修正部7内の経路修正部15で教示経
路関数の修正作業を実行する。この場合、本出願人によ
る平成6年特許願第59122号に記載されているよう
に、センサデータに位置だけでなく信頼度も考慮して、
最適な変換行列を算出することも可能である。
As a result of the above, the optimum transformation matrix T obtained
The route correction unit 15 in the correction unit 7 uses M and i to perform the correction work of the teaching route function. In this case, as described in Japanese Patent Application No. 59122 of 1994 by the present applicant, considering not only the position but also the reliability in the sensor data,
It is also possible to calculate the optimum conversion matrix.

【0065】既述の通り、教示経路関数P(s)は係数
行列の形で経路・速度関数生成部14内に記憶されてお
り、その係数行列の位置成分に対してはTM,iを作用
させ、姿勢成分に対してはRM,iを作用させることで
センサ2の検出周期毎に修正経路P′(s)を逐次算出
し、教示速度関数V(s)とともに軌道生成部16へ送
出する。
As described above, the teaching path function P (s) is stored in the path / velocity function generating unit 14 in the form of a coefficient matrix, and T M, i is stored for the position component of the coefficient matrix. The corrected path P ′ (s) is sequentially calculated for each detection cycle of the sensor 2 by causing R M, i to act on the attitude component, and the corrected path P ′ (s) is sent to the trajectory generation unit 16 together with the teaching speed function V (s). Send out.

【0066】軌道生成部16では、修正経路P′(s)
と教示速度関数V(s)とを用い、効果器11が追従す
るべき目標速度L(t)を生成する。さらに、基準座標
系で表したL(t)を逆運動学で解くことにより目標関
節軌道θdm( m=1,2,…,6)をサーボ周期毎に
算出し、サーボ部8において目標軌道とマニピュレータ
1の関節位置情報θとから、マニピュレータ1の運動
指令値をアンプ部9へ送出する。
In the trajectory generator 16, the corrected path P '(s)
And the teaching speed function V (s) are used to generate a target speed L (t) that the effector 11 should follow. Furthermore, the target joint trajectory θ dm (m = 1, 2, ..., 6) is calculated for each servo cycle by solving L (t) expressed in the reference coordinate system by inverse kinematics, and the target trajectory is calculated in the servo unit 8. And the joint position information θ m of the manipulator 1, the motion command value of the manipulator 1 is sent to the amplifier unit 9.

【0067】以上の手順により、アンプ部9では運動指
令値に基づき駆動力をマニピュレータ1へ与え、作業を
遂行する。なお、本実施例においては、m=1,…,6
という6自由度に限定されたマニピュレータ1について
の演算・制御方法を説明したが、それ以外の自由度を有
するマニピュレータにおいても、同様の演算・制御方法
で制御がなされることはいうまでもない。
According to the above procedure, the amplifier section 9 gives a driving force to the manipulator 1 based on the motion command value to carry out the work. In this embodiment, m = 1, ..., 6
Although the calculation / control method for the manipulator 1 limited to 6 degrees of freedom has been described, it goes without saying that the manipulator having other degrees of freedom can also be controlled by the same calculation / control method.

【0068】(装置例2)本発明の第2の装置例を図面
につき説明する。図4は本装置例の構成を示すシステム
ブロック図である。図中、B′は本装置例のマニピュレ
ータ用追従装置、Cb′はオフライン時の制御装置、7
b″は修正部である。なお、図2に示す前記第1装置例
と同一ブロックには同一符号を付し説明の重複を避け
た。
(Device Example 2) A second device example of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a system block diagram showing the configuration of this apparatus example. In the figure, B'is a follow-up device for a manipulator of the present device example, Cb 'is an off-line control device, 7
Reference numeral b ″ is a correction unit. Incidentally, the same blocks as those of the first device example shown in FIG.

【0069】(方法例2)当該本装置例に適用する本発
明の第2方法例につきその実行処理手順につき説明す
る。本装置例においては、図1に示すオフライン過程を
共通前提とし、ただオンライン過程において実教示デー
タと検出位置情報を対応づける際に、検出位置情報から
算出される加工経路長に最も近接する実教示データを対
応点として、修正情報を算出している点が異なり、他は
前記第1方法例と同一手順を踏んで、実行され、この場
合においても、教示経路に対して修正関数を作用させた
場合と同様の効果を得ることができる。
(Method Example 2) The execution processing procedure of the second method example of the present invention applied to the present apparatus example will be described. In this device example, the offline process shown in FIG. 1 is commonly used, and when the actual teaching data and the detected position information are simply associated in the online process, the actual teaching closest to the machining path length calculated from the detected position information is performed. The difference is that the correction information is calculated with the data as the corresponding points, except that the procedure is executed by following the same procedure as in the first method example, and even in this case, the correction function is applied to the teaching path. The same effect as the case can be obtained.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、従来の
ように信頼性の高い動作指令修正手段を何等提供してい
ないために、効果器の高精度な経路追従が阻害されると
いうことがなく、高信頼かつ高精度なマニピュレータ用
追従装置および追従制御方法を提供できるなど優れた効
用性、有用性を発揮する。
As described above, according to the present invention, since no highly reliable operation command correcting means is provided as in the prior art, highly accurate path following of the effector is obstructed. It is possible to provide a highly reliable and highly accurate follow-up device for manipulators and a follow-up control method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1装置例の、オフラインでの操作を
説明するシステム構成のブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a system configuration for explaining an off-line operation of a first device example of the present invention.

【図2】同上、オンラインでの操作を説明するシステム
構成のブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of a system configuration for explaining an online operation of the above.

【図3】本発明の第1方法例における教示経路と実教示
経路との対応づけ手順を説明する模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a procedure for associating a teaching route and an actual teaching route in the first method example of the present invention.

【図4】本発明の第2の装置例を示すシステムブロック
図である。
FIG. 4 is a system block diagram showing a second device example of the present invention.

【図5】従来の技術構成を示すシステムブロック図であ
る。
FIG. 5 is a system block diagram showing a conventional technical configuration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A…制御装置 B,B′…追従装置 Ca…オフラインの制御装置 Cb,Cb′…オンラインの制御装置 1…マニピュレータ 2…センサ 3…溶接トーチ 4…教示データ入力部 5…センサコントローラ 6…修正量生成部 7,7a′,7b′,7b″…修正部 8…サーボ部 9…アンプ 10…溶接線 11…効果器 12…座標変換・メモリ部 13…加工ワーク 14…教示経路・速度関数生成部 15…経路修正部 16…軌道生成部 17…実経路データメモリ部 18…経路対応部 19…実教示経路生成部 20…教示データによって作成された経路 21…教示データ 22…加工経路 A ... Control device B, B '... Tracking device Ca ... Offline control device Cb, Cb' ... Online control device 1 ... Manipulator 2 ... Sensor 3 ... Welding torch 4 ... Teaching data input unit 5 ... Sensor controller 6 ... Correction amount Generation unit 7, 7a ', 7b', 7b "... Correction unit 8 ... Servo unit 9 ... Amplifier 10 ... Welding line 11 ... Effector 12 ... Coordinate conversion / memory unit 13 ... Machining work 14 ... Teaching path / speed function generation unit 15 ... Route correction unit 16 ... Trajectory generation unit 17 ... Actual route data memory unit 18 ... Route correspondence unit 19 ... Actual teaching route generation unit 20 ... Route created by teaching data 21 ... Teaching data 22 ... Machining route

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】対象を加工するための加工手段と当該加工
手段近傍に設置され前記対象上の加工経路情報を検出す
る検出手段と前記加工手段及び当該検出手段を保持する
多関節マニピュレータを具備し、予め与えられた教示デ
ータに基づいて決定される当該マニピュレータの動作指
令を前記検出手段によって検出した加工対象の位置情報
に基づいて修正しつつ実時間で加工経路に前記加工手段
を追従自在にマニピュレータを移動させる制御手段を有
する追従装置において、 当該制御手段に、 前記教示データを入力する教示データ入力部と、 オンライン時に前記センサからの信号を処理する検出手
段コントローラと、 前記マニピュレータのサーボを各自有する各関節の位置
・姿勢情報を処理しかつオンライン時には前記検出手段
コントローラからの検出信号を座標系データに変換処理
・記憶する座標変換・メモリ部と、 オフライン時に前記教示データに基づき実動した前記加
工手段がたどる実教示経路に関する情報を前記サーボ周
期毎に検出し記憶する実経路データメモリ部と、 前記教示データ通りの教示経路と前記実教示経路とを対
応させる経路対応部と、 当該経路対応部に蓄積されたデータにより実教示経路デ
ータを生成する実教示経路生成部と、 オンライン時に当該実教示経路生成部からの信号で前記
座標変換・メモリ部からの前記変換座標系データの修正
量を算出する修正量生成部と、 オフライン時に前記教示データ入力部の教示データから
決定される教示経路に関する関数を生成して前記経路対
応部に出力するとともに、当該関数から直接前記加工手
段軌道を算出出力し、オンライン時に前記修正量生成部
からの信号で修正された前記教示経路関数から前記加工
手段の目標軌道を算出出力する修正部と、 を備えることを特徴とするマニピュレータ用追従装置。
1. A processing means for processing an object, a detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, and an articulated manipulator for holding the processing means and the detection means. , A manipulator capable of following the machining means in a machining path in real time while correcting an operation command of the manipulator determined based on teaching data given in advance based on the position information of the machining object detected by the detection means. In a tracking device having a control means for moving the control means, each of the control means has a teaching data input section for inputting the teaching data, a detection means controller for processing a signal from the sensor when online, and a servo for the manipulator. It processes the position / posture information of each joint, and when it is online, A coordinate conversion / memory unit for converting and storing the detection signals into coordinate system data, and information on an actual teaching path traced by the processing means actually operated based on the teaching data when offline is detected and stored for each servo cycle. An actual route data memory unit, a route corresponding unit that associates the teaching route according to the teaching data with the actual teaching route, and an actual teaching route generation that generates actual teaching route data from the data accumulated in the route corresponding unit. Section, a correction amount generation section that calculates the correction amount of the coordinate coordinate data from the coordinate conversion / memory section with a signal from the actual teaching path generation section when online, and teaching data of the teaching data input section when offline Generates a function related to the teaching path determined from the above, outputs it to the path corresponding section, and directly outputs the machining means trajectory from the function. , Manipulator tracking device, characterized in that from the taught path functions fixed by a signal from the correction amount generating section when online and a correction unit that calculates outputs a target trajectory of the processing means.
【請求項2】対象を加工するための加工手段と当該加工
手段近傍に設置され前記対象上の加工経路情報を検出す
る検出手段と前記加工手段及び当該検出手段を保持する
多関節マニピュレータを具備し、予め与えられた教示デ
ータに基づいて決定される当該マニピュレータの動作指
令を前記検出手段によって検出した加工対象の位置情報
に基づいて修正しつつ実時間で加工経路に前記加工手段
を追従させるようにマニピュレータを移動させる制御手
段を有する追従装置において、 当該制御手段に、 前記教示データを入力する教示データ入力部と、 オンライン時に前記検出手段からの信号を処理する検出
手段コントローラと、 前記マニピュレータのサーボを各自有する各関節の位置
・姿勢情報を処理しかつオンライン時には前記検出手段
コントローラからの検出信号を座標系データに変換処理
・記憶する座標変換・メモリ部と、 オフライン時に前記教示データに基づき実動した前記加
工手段がたどる実教示経路に関する情報を前記サーボ周
期毎に検出し記憶する実経路データメモリ部と、 前記教示データ通りの教示経路と前記実教示経路とを対
応させる経路対応部と、 オンライン時に当該経路対応部からの信号で前記座標変
換・メモリ部からの前記変換座標系データの修正量を算
出する修正量生成部と、 オフライン時に前記教示データ入力部の前記教示データ
から決定される前記教示経路に関する関数を生成して前
記経路対応部に出力するとともに当該関数から直接前記
加工手段軌道を算出出力し、オンライン時に前記修正量
生成部からの信号で修正された前記教示経路関数から直
接前記加工手段の目標軌道を算出出力する修正部と、 を備えることを特徴とするマニピュレータ用追従装置。
2. A processing means for processing an object, a detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, and an articulated manipulator for holding the processing means and the detection means. , So as to cause the machining means to follow the machining path in real time while correcting the operation command of the manipulator determined based on the teaching data given in advance based on the position information of the machining object detected by the detection means. In a tracking device having control means for moving a manipulator, a teaching data input section for inputting the teaching data, a detection means controller for processing a signal from the detection means when online, and a servo for the manipulator are provided in the control means. It processes the position / orientation information of each joint it has, and when online, it uses the detection means control. A coordinate conversion / memory unit that converts / stores the detection signal from the roller into coordinate system data, and detects information about the actual teaching path traced by the machining means that has actually operated based on the teaching data when offline at each servo cycle. An actual route data memory unit to store, a route correspondence unit that associates the teaching route according to the teaching data with the actual teaching route, and a signal from the route corresponding unit when online, the coordinate conversion / conversion from the memory unit. A correction amount generation unit that calculates a correction amount of coordinate system data, and a function related to the teaching route determined from the teaching data of the teaching data input unit when offline, and outputs the function to the route corresponding unit and from the function. The processing means trajectory is directly calculated and output, and directly from the teaching path function corrected by the signal from the correction amount generation unit when online. A manipulator tracking device comprising: a correction unit that calculates and outputs a target trajectory of the processing means.
【請求項3】修正部は、 教示データ入力部の教示データから決定される教示経路
に関する関数を生成する教示経路・速度関数生成部と、 オンライン時に当該教示経路・速度関数生成部及び修正
量生成部からの信号で前記教示経路関数の修正を演算決
定する経路修正部と、 オフライン時には前記教示経路速度関数生成部から直接
の信号でかつオンライン時には前記経路修正部からの加
工手段の目標軌道を算出出力する軌道生成部と、 を有することを特徴とする請求項1又は2記載のマニピ
ュレータ用追従装置。
3. The teaching section / velocity function generating section, which generates a function relating to the teaching path determined from the teaching data of the teaching data input section, and the teaching path / velocity function generating section and the correction amount generation when online. A path correction unit that calculates and determines the correction of the teaching path function based on a signal from the unit, and a direct signal from the teaching path speed function generation unit when offline, and a target trajectory of the processing means from the path correction unit when online The tracking device for a manipulator according to claim 1 or 2, further comprising: a trajectory generation unit that outputs the trajectory.
【請求項4】加工手段と検出手段は、それぞれ加工処理
を行う効果器としての溶接トーチと位置と角度を検出可
能なセンサとしての視覚センサであることを特徴とする
請求項1,2又は3記載のマニピュレータ用追従装置。
4. The processing means and the detection means are a welding torch as an effector for performing processing and a visual sensor as a sensor capable of detecting a position and an angle, respectively. Tracking device for the manipulator described.
【請求項5】対象を加工するための加工手段と当該加工
手段近傍に設置され前記対象上の加工経路情報を検出す
る検出手段と前記加工手段及び当該検出手段を保持する
多関節マニピュレータにおいて、予め与えられた教示デ
ータに基づいて決定される当該マニピュレータの動作指
令を前記検出手段によって検出した加工対象の位置情報
に基づいて修正しつつ実時間で加工経路に前記加工手段
を追従させるように前記マニピュレータを駆動させるに
当たり、 前記教示データから決定される教示経路と目標速度とか
らなる動作指令値で前記マニピュレータを動作させた際
に前記加工手段がたどる実教示経路と前記教示データに
基づいた前記教示経路の対応づけにより、前記各教示経
路中の教示点に対応する実教示経路中の実教示点で実教
示経路関数を予め作成し、 作業実行時に前記検出手段から時系列的に得られる検出
位置情報と、前記実教示経路関数上の点との対応づけに
よって算出した修正情報で前記教示経路を逐次修正す
る、 ことを特徴とするマニピュレータ用追従制御方法。
5. A processing means for processing an object, a detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, and an articulated manipulator holding the processing means and the detection means in advance. The manipulator so as to cause the machining means to follow the machining path in real time while correcting the operation command of the manipulator determined based on the given teaching data based on the position information of the machining object detected by the detection means. When driving the manipulator, an actual teaching path traced by the processing means when the manipulator is operated with an operation command value consisting of a teaching path determined from the teaching data and a target speed, and the teaching path based on the teaching data. By associating the above-mentioned teaching points with each other, the actual teaching points in the actual teaching paths corresponding to the teaching points in the respective teaching paths are associated with each other. A number is created in advance, and the teaching path is sequentially corrected with the correction information calculated by associating the detected position information obtained in time series from the detecting means when the work is executed with the points on the actual teaching path function, A tracking control method for a manipulator, which is characterized in that
【請求項6】対象を加工するための加工手段と当該加工
手段近傍に設置され前記対象上の加工経路情報を検出す
る検出手段と前記加工手段及び当該検出手段を保持する
多関節マニピュレータにおいて、予め与えられた教示デ
ータに基づいて決定される当該マニピュレータの動作指
令を前記検出手段によって検出した加工対象の位置情報
に基づいて修正しつつ実時間で加工経路に前記加工手段
を追従させるようにマニピュレータを駆動させるに当た
り、 前記教示データから決定される教示経路と目標速度とか
らなる動作指令値で前記マニピュレータを動作させた際
に前記加工手段がたどる実教示経路上の点と前記教示デ
ータに基づいた前記教示経路上の点との対応づけを予め
行い、 作業実行時には前記検出手段から時系列的に得られる複
数の検出位置情報と、前記実教示経路上の点と、の対応
づけによって算出した修正情報で前記教示経路を逐次修
正する、 ことを特徴とするマニピュレータ用追従制御方法。
6. A processing means for processing an object, a detection means installed near the processing means for detecting processing path information on the object, and an articulated manipulator holding the processing means and the detection means in advance. The manipulator is configured to cause the machining means to follow the machining path in real time while correcting the operation command of the manipulator determined based on the given teaching data based on the position information of the machining target detected by the detection means. In driving, the point based on the teaching data and the point on the actual teaching path traced by the processing means when the manipulator is operated with the operation command value consisting of the teaching path determined from the teaching data and the target speed. Correspondence with points on the teaching path is performed in advance, and when performing work, a plurality of time-series data obtained from the detection means is obtained. And position information output, said a point on the actual teaching path, the modifying successively the teaching path correction information calculated by the association, manipulator tracking control method characterized by.
【請求項7】動作指令値は、教示データに基づき、加工
開始点から経路長をパラメータとして演算した位置・姿
勢に関する教示経路関数値および目標速度関数値であっ
て、経路長に関する2階微分の連続性まで保証する3次
関数の係数行列で表現されることを特徴とする請求項5
又は6記載のマニピュレータ用追従制御方法。
7. The operation command value is a teaching path function value and a target speed function value related to a position / orientation calculated from a machining start point using a path length as a parameter based on teaching data, and is a second derivative of the path length. It is expressed by a coefficient matrix of a cubic function that guarantees even continuity.
Alternatively, the manipulator follow-up control method according to the sixth aspect.
【請求項8】実教示経路と教示経路の対応づけは、 実教示経路長の教示経路長に対する伸縮率を求め、 当該伸縮率を用い各教示点までの経路長に対応する実教
示経路の経路長を演算して当該実教示経路において最も
近接する点のその時の位置と姿勢を定めて行き、 最後に当該近接点群データを用いて教示経路関数に対応
する実教示経路関数を算出する、 ことを特徴とする請求項5,6又は7記載のマニピュレ
ータ用追従制御方法。
8. Correspondence between the actual teaching path and the teaching path is obtained by obtaining the expansion / contraction ratio of the actual teaching path length to the teaching path length, and using the expansion / contraction ratio, the path of the actual teaching path corresponding to the path length up to each teaching point. The length is calculated to determine the position and orientation of the closest point in the actual teaching path at that time, and finally the actual teaching path function corresponding to the teaching path function is calculated using the adjacent point group data. The tracking control method for a manipulator according to claim 5, 6, or 7.
【請求項9】教示経路との対応づけの実教示経路上の点
は、多関節マニピュレータの各関節に備わるサーボ周期
毎に検出されることを特徴とする請求項5,6,7又は
8記載のマニピュレータ用追従制御方法。
9. The point on the actual teaching path, which is associated with the teaching path, is detected for each servo cycle provided in each joint of the multi-joint manipulator. Tracking control method for manipulators.
【請求項10】検出手段の検出位置情報と実教示経路上
の点との対応づけは、 まず、前記検出手段の検出に基づく一定周期の加工経路
上の特徴点の位置情報と、当該検出時の多関節マニピュ
レータの関節位置情報から得られる加工手段の位置情報
とを用いて当該加工経路上の特徴点の位置ベクトルを基
準座標系のベクトルへと変換し、 次いで、当該特徴点ベクトル群および実教示データを用
いて両位置の並進成分および基準座標系の鉛直方向軸回
りの回転成分について前記加工経路と前記実教示経路と
の誤差から修正量を各対応点につき算出する、 ことを特徴とする請求項5,6,7,8又は9記載のマ
ニピュレータ用追従制御方法。
10. Correspondence between the detected position information of the detecting means and the points on the actual teaching route is as follows. First, the position information of the characteristic points on the machining route of a constant cycle based on the detection of the detecting means and the detection time The position vector of the feature point on the machining path is converted into a vector of the reference coordinate system by using the position information of the machining means obtained from the joint position information of the multi-joint manipulator of A correction amount is calculated for each corresponding point from the error between the machining path and the actual teaching path for the translational component at both positions and the rotational component about the vertical axis of the reference coordinate system using the teaching data. The manipulator follow-up control method according to claim 5, 6, 7, 8 or 9.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005537939A (en) * 2002-09-13 2005-12-15 ダイムラークライスラー・アクチェンゲゼルシャフト Method and apparatus for creating a connection region in a workpiece
JP2007290025A (en) * 2006-03-31 2007-11-08 Daihen Corp Controller for robot
KR101349862B1 (en) * 2012-07-06 2014-01-10 삼성중공업 주식회사 System and method for generating operation path for robot
CN110385694A (en) * 2018-04-18 2019-10-29 发那科株式会社 Action teaching device, robot system and the robot controller of robot

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