JPH0839465A - Deflection correcting method for industrial robot - Google Patents

Deflection correcting method for industrial robot

Info

Publication number
JPH0839465A
JPH0839465A JP6194626A JP19462694A JPH0839465A JP H0839465 A JPH0839465 A JP H0839465A JP 6194626 A JP6194626 A JP 6194626A JP 19462694 A JP19462694 A JP 19462694A JP H0839465 A JPH0839465 A JP H0839465A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
arm
force
tool
reaction force
joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP6194626A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Hondo
清 本堂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nachi Fujikoshi Corp
Original Assignee
Nachi Fujikoshi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nachi Fujikoshi Corp filed Critical Nachi Fujikoshi Corp
Priority to JP6194626A priority Critical patent/JPH0839465A/en
Publication of JPH0839465A publication Critical patent/JPH0839465A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To correct deflection of an arm of an industrial robot used in deburring work or the like applying a large load particularly in a point end of the arm. CONSTITUTION:A device comprises a means (22, 23) calculating reaction force during machining applied to a tool point end from a tool feed speed commanded by a control device of controlling an industrial robot, means (24) differentiating this reaction force by a digital amount, means (25) smoothing this differentiated reaction force and a means (30) converting a sum of the differentiated value of this smoothed reaction force and a detection value of a force sensor into force during machining applied to each articulation of an arm. A means (32), calculating a deflection amount of each articulation of the arm from this converted force during machining applied to each articulation of the arm and from force of gravity applied to each articulation of the arm, is provided to correct a command position of the tool point end commanded by the control device from this calculated deflection amount of each articulation of the arm.

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、産業用ロボット(以下
「ロボット」と記す)を用いてバリ取り等の作業を行う
場合の、ロボットアームの撓み補正方法に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for correcting deflection of a robot arm when a work such as deburring is performed using an industrial robot (hereinafter referred to as "robot").

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、複数の工作機械より構成された
生産ラインではバリ取り専用機を切削加工機の後ろに配
設したり、トランスファマシンでは切削ユニットの後に
バリ取りユニットを設けたりしている。これらの生産設
備のほとんどは少品種大量生産用のものであるため、こ
れに使用されるバリ取り専用機やバリ取りユニットも比
較的単純な機構の装置で対応できる。しかし、近年、生
産ラインのフレキシブル化の推進による多品種生産に対
応するため、ロボットにバリ取り工具を持たせてバリ取
り作業を行う方法が導入され始めている。
2. Description of the Related Art Generally, in a production line composed of a plurality of machine tools, a dedicated deburring machine is arranged behind a cutting machine, and a transfer machine is provided with a deburring unit after a cutting unit. . Since most of these production facilities are for small-scale mass production, the deburring machine and deburring unit used for this can also be handled by a device with a relatively simple mechanism. However, in recent years, in order to cope with the production of a wide variety of products by promoting the flexibility of the production line, a method of deburring with a robot having a deburring tool has begun to be introduced.

【0003】ロボットにバリ取り作業を行わせる利点
は、プログラミング手段により多品種生産への対応が容
易なこと、工作機械と比較してロボット本体の大きさに
対する可動範囲が大きいため本体の設置面積が小さくて
済むこと、バリ取り専用機と比較して一般に安価である
こと等がある。しかし、一般にロボットは関節の駆動部
に使用される減速機(以下「減速機」と記す)の剛性が
低いので、バリ取り工具を被加工物に対して強い力で押
し付けると、反力によりロボットのアームの関節が撓ん
でしまい(以下、このロボットのアームの関節の撓みを
「アームの撓み」と記す)、またアーム先端に取り付け
られているバリ取り工具やこれを把持するチャックの重
量によっても同様にアームが撓んでしまう。このためバ
リ取り工具の位置決め精度が悪くなり、高精度が要求さ
れる加工では使用できず、精度が比較的ラフな使用に用
途が限定されていた。
The advantage of allowing the robot to carry out deburring work is that it is easy to cope with the production of a wide variety of products by means of programming means, and the movable area relative to the size of the robot main body is large compared to machine tools, so that the installation area of the main body It is small and generally cheaper than a deburring machine. However, in general, the speed reducer (hereinafter referred to as "speed reducer") used for the drive unit of the joint of a robot has low rigidity. Therefore, when the deburring tool is pressed against the work piece with a strong force, the reaction force causes the robot to react. The arm joint of the robot bends (hereinafter, the deflection of the robot arm joint is referred to as "arm deflection"), and also depending on the weight of the deburring tool attached to the arm tip and the chuck holding this. Similarly, the arm bends. For this reason, the positioning accuracy of the deburring tool deteriorates, and the deburring tool cannot be used in machining requiring high accuracy, and the application is limited to use with relatively rough accuracy.

【0004】アームの剛性を上げるためには、アームの
機構を関節型ではなく直交座標型とすることが考えられ
るが、これでは可動範囲が小さくなり工作機械のバリ取
り専用機と大差がなくなる。また、高剛性の減速機の使
用はロボット本体の大型化とコストの上昇を招くことに
なる。
In order to increase the rigidity of the arm, it is conceivable that the mechanism of the arm is of the orthogonal coordinate type instead of the joint type, but this makes the movable range small, and there is not much difference from a machine for deburring machine tools. Further, the use of a high-rigidity reducer leads to an increase in size of the robot body and an increase in cost.

【0005】そこで、アームの撓みを補正する方法とし
て、特開平4−233602号公報では、アームの先端
位置(工具先端位置)の指令値に対応するロボットの姿
勢からロボットの各軸にかかる関節トルクを求め、この
関節トルクより各軸の撓み量として撓み角を求め、この
各軸の撓み角より各軸に対する指令値の補正量を求める
方法が開示されている。
Therefore, as a method of correcting the deflection of the arm, Japanese Patent Laid-Open No. 4-233602 discloses a joint torque applied to each axis of the robot from the posture of the robot corresponding to the command value of the arm tip position (tool tip position). Then, a bending angle is obtained as a bending amount of each axis from the joint torque, and a correction amount of a command value for each axis is calculated from the bending angle of each axis.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は、
ロボットの姿勢から関節トルクを求めているため、アー
ムが静止している状態即ち静的状態における重力の影響
によるアームの撓みしか考慮されておらず、アームが動
いている状態や被加工物にアームを押し付けている状
態、即ち動的状態でのアームの撓みを考慮したものでは
ない。したがって、この方法は、アームの重量が軽く、
かつ、アームの移動速度が遅く、しかもアームの先端に
かかる荷重が小さい、例えばスポット溶接等の用途にお
いては有効であるが、バリ取り作業のように長時間アー
ムの先端に荷重がかかり、かつ、高精度が要求される作
業には適用できないという問題があった。
However, this method is
Since the joint torque is obtained from the posture of the robot, only the flexure of the arm due to the influence of gravity when the arm is stationary, that is, in the static state is taken into consideration. It does not take into consideration the bending of the arm in the state of pressing the arm, that is, in the dynamic state. Therefore, this method reduces the weight of the arm,
Also, the moving speed of the arm is slow, and the load applied to the tip of the arm is small, which is effective in applications such as spot welding, but the load is applied to the tip of the arm for a long time such as deburring work, and There is a problem that it cannot be applied to work requiring high accuracy.

【0007】本発明の目的は、特にアームの先端に大き
な荷重がかかるバリ取り作業等に使用する産業用ロボッ
トの位置決めを高精度に行わせることにある。
An object of the present invention is to precisely position an industrial robot used for deburring work or the like in which a large load is applied to the tip of an arm.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】このため本発明は、アー
ムの先端に取り付けられた工具により被加工物に対して
所定の加工を行う多関節型の産業用ロボットのアームの
撓みを補正する方法において、まず、産業用ロボットを
制御する制御装置により指令される工具の送り速度より
工具先端に作用する加工中の反力を算出し、この算出さ
れた反力をデジタル量で微分し、このデジタル量で微分
された反力をフィルターにより平滑化する。次に、この
平滑化された反力の微分値と工具の近傍に設置された力
センサーの検出値の和をアームの各関節に作用する加工
中の力に変換し、この変換されたアームの各関節に作用
する加工中の力と前記アームの各関節に作用する重力の
力よりアームの各関節の撓み量を算出する。さらに、こ
の算出されたアームの各関節の撓み量より制御装置によ
り指令される工具先端の指令位置を補正することによ
り、上述した従来技術の課題を解決した。
Therefore, the present invention is a method for correcting the deflection of an arm of an articulated industrial robot that performs a predetermined process on a workpiece by a tool attached to the end of the arm. First, the reaction force during machining that acts on the tool tip is calculated from the tool feed speed instructed by the control device that controls the industrial robot, and the calculated reaction force is differentiated by a digital amount. The reaction force differentiated by the quantity is smoothed by the filter. Next, the sum of the smoothed differential value of the reaction force and the detection value of the force sensor installed near the tool is converted into the force during processing that acts on each joint of the arm, and the converted arm's The amount of bending of each joint of the arm is calculated from the force during processing that acts on each joint and the force of gravity that acts on each joint of the arm. Further, by correcting the commanded position of the tool tip commanded by the control device based on the calculated bending amount of each joint of the arm, the above-mentioned problems of the conventional technique are solved.

【0009】[0009]

【作用】本発明における産業用ロボットの撓み補正方法
によれば、ロボットの制御装置はアームの先端に取り付
けられた力センサーより検出された工具先端にかかる力
より動的状態でのアームの撓み量を算出し工具先端位置
を補正する。しかし、力センサーにより検出された工具
先端にかかる力のみからアームの撓み量を求め、この撓
み量を補正量とするようにすると、この補正量の算出に
要する演算のスキャンタイムの分だけ工具先端位置の補
正が遅れてしまう。
According to the flexure correction method for the industrial robot of the present invention, the robot controller uses the force applied to the tool tip detected by the force sensor attached to the tip of the arm to flexure the arm in a dynamic state. Is calculated to correct the tool tip position. However, if the deflection amount of the arm is obtained only from the force applied to the tool tip detected by the force sensor and this deflection amount is used as the correction amount, the tool tip is equivalent to the scan time of the calculation required to calculate this correction amount. Position correction is delayed.

【0010】図6(a)に示すグラフは切削中(加工
中)に工具先端に実際にかかる力Fと力センサーにより
検出された力Fsの関係を示したものである。なお、図
6(a)乃至(d)及び図7(a)乃至(b)に示すグ
ラフの横軸は時間t、縦軸は力fであり、a、bはそれ
ぞれ切削開始点、切削終了点を示す。図6(a)に示す
ように、補正量の算出に要する演算のスキャンタイムに
より、切削開始点aの直後では力センサーにより検出さ
れた力Fsは工具先端に実際にかかる力Fより遅れて立
ち上がり、また切削終了点bの直後でも力センサーによ
り検出された力Fsは工具先端に実際にかかる力Fより
遅れて立ち下がる。このため、切削開始直後と切削終了
直後では正確なアームの撓み量が求められず、この結果
適切な補正が行われなくなる。
The graph shown in FIG. 6 (a) shows the relationship between the force F actually applied to the tool tip during cutting (machining) and the force Fs detected by the force sensor. The horizontal axis of the graphs shown in FIGS. 6A to 6D and FIGS. 7A to 7B is time t and the vertical axis is force f, and a and b are the cutting start point and the cutting end, respectively. Show points. As shown in FIG. 6A, the force Fs detected by the force sensor immediately after the cutting start point a rises later than the force F actually applied to the tool tip due to the scan time of the calculation required to calculate the correction amount. Also, immediately after the cutting end point b, the force Fs detected by the force sensor falls behind the force F actually applied to the tool tip. Therefore, an accurate arm deflection amount cannot be obtained immediately after the start of cutting and immediately after the end of cutting, and as a result, appropriate correction cannot be performed.

【0011】そこで本発明は、制御装置より指令される
工具の送り速度から工具の送り方向とは逆向きに作用す
る切削反力Frと工具の回転軸回りに作用する切削トル
クTrを計算し、これらを工具先端の手首座標系に変換
し工具先端に作用する反力Ftを求め、その微分値を平
滑化した値ΔFt′を力センサーにより検出された力F
sに加えることにより、切削開始直後と切削終了直後に
おける力センサーの検出値を補償し、この補償された力
F′よりアームの撓み量を求め、適性な補正を行うもの
である。
Therefore, according to the present invention, the cutting reaction force Fr acting in the direction opposite to the tool feeding direction and the cutting torque Tr acting around the rotation axis of the tool are calculated from the tool feeding speed instructed by the controller, These are converted to the wrist coordinate system of the tool tip to obtain the reaction force Ft acting on the tool tip, and the value ΔFt ′ obtained by smoothing the differential value thereof is the force F detected by the force sensor.
By adding to s, the detection value of the force sensor immediately after the start of cutting and immediately after the end of cutting is compensated, and the deflection amount of the arm is obtained from the compensated force F ', and an appropriate correction is performed.

【0012】ここで、図6(b)は制御装置より指令さ
れる工具の送り速度から算出される工具先端に作用する
反力Ftを示し、図6(c)はこの反力Ftをデジタル
量で微分した値ΔFtを示し、図6(d)はこの微分さ
れた反力ΔFtをフィルタリングすることにより平滑化
した値ΔFt′を示し、このΔFt′が力センサーの検
出値の補償値となる。また、図7(a)は前述の力セン
サーにより検出された力Fsと微分された反力を平滑化
した値ΔFt′を示し、図7(b)はこれらを加算する
ことにより求められた力即ち補償された力F′を示す。
Here, FIG. 6 (b) shows the reaction force Ft acting on the tool tip calculated from the tool feed speed instructed by the controller, and FIG. 6 (c) shows this reaction force Ft as a digital amount. 6 (d) shows a value ΔFt 'which is smoothed by filtering the differentiated reaction force ΔFt, and this ΔFt' serves as a compensation value for the detected value of the force sensor. Further, FIG. 7A shows a value ΔFt ′ obtained by smoothing the reaction force differentiated from the force Fs detected by the above-mentioned force sensor, and FIG. 7B shows the force obtained by adding these. That is, it shows the compensated force F '.

【0013】この補償された力F′が前述の工具先端に
実際にかかる力Fと一致すればアームの撓み量が正確に
求められるわけであるが、数種の動作条件を想定した動
作試験を行った結果、平滑化するためのフィルタ−のパ
ラメータを適宜選択すれば、切削開始点aと切削終了点
bにおける加工精度が向上された。このことから、制御
装置より指令される工具の送り速度から最終的に算出さ
れた反力の微分値ΔFt′よりアームの撓み量を求める
ことは妥当であると判断できた。
If the compensated force F'matches the above-mentioned force F actually applied to the tool tip, the deflection amount of the arm can be accurately obtained. However, an operation test assuming several kinds of operation conditions is required. As a result, by appropriately selecting the parameters of the filter for smoothing, the processing accuracy at the cutting start point a and the cutting end point b was improved. From this, it can be judged that it is appropriate to obtain the arm deflection amount from the differential value ΔFt ′ of the reaction force finally calculated from the tool feed speed instructed by the control device.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は、制御装置4により制御されるロボット
1のアームの先端に力センサー2を取り付けて、その先
にバリ取り工具(以下「工具」と記す)3を取り付け
て、被加工物5に対してバリ取りを行うシステムの概略
を示す。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, a force sensor 2 is attached to the tip of an arm of a robot 1 controlled by a control device 4, and a deburring tool (hereinafter referred to as “tool”) 3 is attached to the tip of the force sensor 2, and a workpiece 5 is attached to the workpiece 5. An outline of a system for deburring by using the following is shown.

【0015】図2は制御装置の構成を示すブロック図で
ある。座標変換器10はアーム1の先端に取りつけられ
た力センサー2により検出された工具3にかかる荷重に
比例した電圧信号を、手首座標系で示される反力Fsに
変換する。工具反力計算部12は位置制御部9から指令
された工具3の送り速度Srより、バリ取り作業時に工
具3の先端にかかる反力Ftを計算し、微分器11は工
具反力計算部12で算出された反力Ftをデジタル量で
微分した値ΔFtを算出した後これをフィルターにより
平滑化した値ΔFt′を算出する。ここで、工具3の先
端にかかる反力Ftとは、工具3の送り方向とは逆向き
に作用する切削反力Frと工具3の回転軸回りに作用す
る切削トルクTrを指す。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device. The coordinate converter 10 converts a voltage signal proportional to the load applied to the tool 3 detected by the force sensor 2 attached to the tip of the arm 1 into a reaction force Fs shown in the wrist coordinate system. The tool reaction force calculation unit 12 calculates the reaction force Ft applied to the tip of the tool 3 during deburring work from the feed speed Sr of the tool 3 commanded by the position control unit 9, and the differentiator 11 calculates the tool reaction force calculation unit 12 After calculating the value ΔFt obtained by differentiating the reaction force Ft calculated in step 1 by a digital amount, a value ΔFt ′ obtained by smoothing this by a filter is calculated. Here, the reaction force Ft applied to the tip of the tool 3 refers to the cutting reaction force Fr that acts in the direction opposite to the feed direction of the tool 3 and the cutting torque Tr that acts around the rotation axis of the tool 3.

【0016】補正量計算部8は、先に求められた力セン
サー2により検出された工具3にかかる力Fsと工具3
の先端にかかる反力の微分値ΔFt′を加算することに
より、アームの各関節にかかる力F′を算出し、これよ
り求めた各関節の撓み量から工具3の先端位置の補正量
を求める。CPU6はメモリー7から読み取ったプログ
ラムデータと先に求められたバリ取り工具3の先端位置
の補正量からプログラムデータ中の工具先端位置座標を
補正し、これを位置制御部9へ伝達する。位置制御部9
は補正された工具先端位置座標で指令される位置へ工具
3の先端位置を移動するようにロボット1へ指令する。
The correction amount calculation unit 8 calculates the force Fs applied to the tool 3 detected by the force sensor 2 previously obtained and the tool 3
By adding the differential value ΔFt ′ of the reaction force applied to the tip of the arm, the force F ′ applied to each joint of the arm is calculated, and the correction amount of the tip position of the tool 3 is obtained from the bending amount of each joint obtained from this. . The CPU 6 corrects the tool tip position coordinates in the program data from the program data read from the memory 7 and the previously obtained correction amount of the tip position of the deburring tool 3, and transmits this to the position control unit 9. Position control unit 9
Instructs the robot 1 to move the tip position of the tool 3 to the position instructed by the corrected tool tip position coordinates.

【0017】次に、図5に示すフローチャートを用い
て、本発明の実施例における工具先端位置の補正量の算
出方法について述べる。切削時に工具3の先端にかかる
力は図3に示すように、工具3の送り速度をSrとする
と、切削反力Frが工具3の送り方向とは逆方向に作用
し、さらに切削トルクTrが工具3の回転軸回りに作用
する(ステップ22)。式(1)、式(2)はそれぞれ
切削反力Frと送り速度Sr、切削トルクTrと送り速
度Srの関係を示したものであり、fa、fbはそれぞ
れ送り速度Srから切削反力Frを求める関数、送り速
度Srから切削トルクTrを求める関数である。
Next, the method of calculating the correction amount of the tool tip position in the embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG. As shown in FIG. 3, when the feed speed of the tool 3 is Sr, the cutting reaction force Fr acts in the direction opposite to the feed direction of the tool 3, and the cutting torque Tr is It acts around the rotation axis of the tool 3 (step 22). Expressions (1) and (2) show the relationship between the cutting reaction force Fr and the feed speed Sr, and the cutting torque Tr and the feed speed Sr, respectively, and fa and fb respectively show the cutting reaction force Fr from the feed speed Sr. This is a function for obtaining the cutting torque Tr from the feed rate Sr.

【0018】[0018]

【数1】 [Equation 1]

【0019】[0019]

【数2】 [Equation 2]

【0020】工具3の回転軸を3次元(X、Y、Z)の
直交座標系の任意の1軸とし、工具3の先端における座
標を工具3の回転軸と直交する残りの2軸の平面座標で
表せる手首座標系を設定すると、式(1)及び式(2)
は式(3)に示すように手首座標系での力Ftに分解さ
れる(ステップ23)。ここで、式(3)の右辺の行列
の第1列から第6列はそれぞれ手首座標系での力のX成
分(Frx)、力のY成分(Fry)、力のZ成分(F
rz)、トルクのX成分(Trx)、トルクのY成分
(Try)、トルクのZ成分(Trz)を表している。
The rotation axis of the tool 3 is an arbitrary one axis of a three-dimensional (X, Y, Z) orthogonal coordinate system, and the coordinates at the tip of the tool 3 are the planes of the remaining two axes orthogonal to the rotation axis of the tool 3. If the wrist coordinate system that can be expressed by coordinates is set, equations (1) and (2)
Is decomposed into force Ft in the wrist coordinate system as shown in equation (3) (step 23). Here, the first column to the sixth column of the matrix on the right side of Expression (3) are the X component (Frx) of force, the Y component (Fry) of force, and the Z component (F) of force in the wrist coordinate system, respectively.
rz), torque X component (Trx), torque Y component (Try), and torque Z component (Trz).

【0021】[0021]

【数3】 (Equation 3)

【0022】ここで定義した手首座標系では、工具3の
回転軸として指定された軸のトルクの成分は切削トルク
Trと等しくなり、さらに、この軸の力の成分とこの軸
以外のトルクの成分は0となる。例えば、工具3の回転
軸をY軸に設定すると、工具3の先端座標はX−Y座標
で表され、このとき、トルクのY成分(Try)は切削
トルクTrと等しくなり、さらに、力のY成分(Fr
y)、トルクのX成分(Trx)及びトルクのZ成分
(Trz)はともに0となる。
In the wrist coordinate system defined here, the torque component of the axis designated as the rotation axis of the tool 3 becomes equal to the cutting torque Tr, and further, the force component of this axis and the torque component of other than this axis. Is 0. For example, when the rotation axis of the tool 3 is set to the Y axis, the tip coordinates of the tool 3 are represented by XY coordinates, at which time the Y component (Try) of the torque becomes equal to the cutting torque Tr, and the force Y component (Fr
y), the X component of torque (Trx), and the Z component of torque (Trz) are both zero.

【0023】次に、式(3)で示された手首座標系での
反力Ftをデジタル量で微分し、フィルターを用いて平
滑化する。あるサンプリング時間tnにおける反力をF
t(tn)とし、このサンプリング時間tnの1回前の
サンプリングにおける反力をFt(tn−1)とする
と、この反力の微分値ΔFtは式(4)に示すようにな
る(ステップ24)。
Next, the reaction force Ft in the wrist coordinate system expressed by the equation (3) is differentiated by a digital amount and smoothed by using a filter. The reaction force at a certain sampling time tn is F
Assuming that t (tn) and the reaction force in the sampling one time before the sampling time tn are Ft (tn−1), the differential value ΔFt of this reaction force is as shown in equation (4) (step 24). .

【0024】[0024]

【数4】 [Equation 4]

【0025】式(4)より求められた反力の微分値ΔF
tに対して、フィルターのレジスターRの初期値0から
サンプリング周期毎に式(5)に示す計算を行う。ここ
で、Tsはフィルターの時定数である。
Differential value ΔF of reaction force obtained from equation (4)
For t, the calculation shown in Expression (5) is performed for each sampling period from the initial value 0 of the register R of the filter. Here, Ts is the time constant of the filter.

【0026】[0026]

【数5】 (Equation 5)

【0027】式(5)により求められたレジスターRを
用いると、フィルターで平滑化した後の微分値ΔFt′
は式(6)に示すようになる(ステップ25)。
When the register R obtained by the equation (5) is used, the differential value ΔFt 'after smoothing with a filter is performed.
Becomes as shown in equation (6) (step 25).

【0028】[0028]

【数6】 (Equation 6)

【0029】図4はバリ取り作業中のアームの撓みを示
しており、実線15は制御装置4より指令される指令位
置でのアームの状態であり、破線16は工具3の先端に
力が加わったときのアームの状態である。ここで、δH
nは関節n17における撓み量としての撓み角である。
FIG. 4 shows the deflection of the arm during the deburring work. The solid line 15 shows the arm at the commanded position instructed by the control device 4, and the broken line 16 applies force to the tip of the tool 3. It is the state of the arm when it is hit. Where δH
n is a bending angle as a bending amount in the joint n17.

【0030】力センサー2によりバリ取り作業中に工具
3の先端に加わる力を検出し、それを座標変換器10で
手首座標系での力Fsに変換すると式(7)に示すよう
になる(ステップ26)。ここで、式(7)の右辺の行
列の第1列から第6列はそれぞれ手首座標系での力のX
成分(fx)、力のY成分(fy)、力のZ成分(f
z)、トルクのX成分(mx)、トルクのY成分(m
y)、トルクのZ成分(mz)を表している。
The force sensor 2 detects the force applied to the tip of the tool 3 during the deburring work, and the coordinate converter 10 converts it into the force Fs in the wrist coordinate system, as shown in equation (7). Step 26). Here, the first to sixth columns of the matrix on the right side of the equation (7) are respectively X of forces in the wrist coordinate system.
Component (fx), Y component of force (fy), Z component of force (f
z), X component of torque (mx), Y component of torque (m
y) and the Z component (mz) of the torque.

【0031】[0031]

【数7】 (Equation 7)

【0032】式(8)に示すように、式(7)で示され
た力センサー2により検出された力Fsと、式(6)で
示された補償値としての工具3の先端にかかる反力の微
分値ΔFt′を合計すると、補正量の算出に要するスキ
ャンタイムによる演算の遅れを補償した工具3の先端に
かかる力F′が求まる(ステップ27)。
As shown in equation (8), the force Fs detected by the force sensor 2 shown in equation (7) and the reaction applied to the tip of the tool 3 as the compensation value shown in equation (6). When the differential values ΔFt 'of the forces are summed, the force F'applied to the tip of the tool 3 that compensates the calculation delay due to the scan time required to calculate the correction amount is obtained (step 27).

【0033】[0033]

【数8】 (Equation 8)

【0034】式(8)で求められた工具3の先端にかか
る力F′を基にこのときの各関節にかかる力を求める。
ヤコビ行列Jnの転置行列JnT を用いると、任意の関
節nにかかる力Fnは式(9)に示すようになる(ステ
ップ30)。ここで、式(9)の右辺の行列の第1列か
ら第6列はそれぞれ手首座標系での力のX成分(fn
x)、力のY成分(fny)、力のZ成分(fnz)、
トルクのX成分(mnx)、トルクのY成分(mn
y)、トルクのZ成分(mnz)を表している。また、
ヤコビ行列Jnは6行6列で表される行列であり、その
成分はロボットの姿勢により変化するため、演算のスキ
ャンタイム毎に算出する必要がある。
Based on the force F'applied to the tip of the tool 3 obtained by the equation (8), the force applied to each joint at this time is obtained.
When the transposed matrix Jn T of the Jacobian matrix Jn is used, the force Fn applied to an arbitrary joint n becomes as shown in Expression (9) (step 30). Here, the first to sixth columns of the matrix on the right side of the equation (9) are respectively the X component (fn) of the force in the wrist coordinate system.
x), the Y component of force (fny), the Z component of force (fnz),
X component of torque (mnx), Y component of torque (mn
y), and the Z component (mnz) of the torque. Also,
The Jacobian matrix Jn is a matrix represented by 6 rows and 6 columns, and the component thereof changes depending on the posture of the robot, and therefore needs to be calculated for each scan time of calculation.

【0035】[0035]

【数9】 [Equation 9]

【0036】式(9)は動的状態における任意の関節n
にかかる力を示しているが、これとは別に静的状態即ち
重力により任意の関節nにかかる力Fngも考慮しなけ
ればならず、これは式(10)に示すようになる(ステ
ップ31)。ここで、式(10)の右辺の行列の第1列
から第6列はそれぞれ手首座標系での力のX成分(fn
gx)、力のY成分(fngy)、力のZ成分(fng
z)、トルクのX成分(mngx)、トルクのY成分
(mngy)、トルクのZ成分(mngz)を表してい
る。
Equation (9) is for any joint n in the dynamic state.
In addition to this, the force Fng applied to an arbitrary joint n due to a static state, that is, gravity, must be taken into consideration, and this is as shown in equation (10) (step 31). . Here, the first to sixth columns of the matrix on the right side of the equation (10) are respectively the X component (fn) of the force in the wrist coordinate system.
gx), force Y component (fngy), force Z component (fng)
z), the X component of torque (mngx), the Y component of torque (mngy), and the Z component of torque (mngz).

【0037】[0037]

【数10】 [Equation 10]

【0038】結局、任意の関節nにかかる力は式(9)
で示された動的状態での力Fnと式(10)で示された
静的状態での力Fngの和で表されることになる。これ
より求められる任意の関節nの撓み量としての撓み角δ
Hnは、仮にこの関節がX軸回りの回転軸だとすれば式
(11)で表され、関節がY軸回りの回転軸やZ軸回り
の回転軸である場合も同様に求められる(ステップ3
2)。ここで、mnx、mngxはそれぞれ動的状態に
おけるトルクのX成分、静的状態におけるトルクのX成
分であり、Knは関節nの減速機バネ定数である。
After all, the force applied to any joint n is given by the equation (9).
It is represented by the sum of the force Fn in the dynamic state shown by and the force Fng in the static state shown by the equation (10). The bending angle δ as the bending amount of the arbitrary joint n obtained from this
If this joint is a rotation axis around the X-axis, Hn is expressed by the equation (11), and is similarly obtained when the joint is a rotation axis around the Y-axis or a rotation axis around the Z-axis (step Three
2). Here, mnx and mngx are the X component of the torque in the dynamic state and the X component of the torque in the static state, respectively, and Kn is the reduction gear spring constant of the joint n.

【0039】[0039]

【数11】 [Equation 11]

【0040】式(11)により求められた全ての関節の
撓み量より工具3の先端の補正量δXを算出する(ステ
ップ34)。工具先端位置を補正量δXだけずらして指
令することにより、アームの撓み量を補正した位置に工
具3の先端を位置決めすることが可能となる。
A correction amount δX of the tip of the tool 3 is calculated from the bending amounts of all joints obtained by the equation (11) (step 34). By commanding the tool tip position by shifting the correction amount δX, the tip of the tool 3 can be positioned at the position where the bending amount of the arm is corrected.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、アームの先端に取り付
けられた力センサーにより検出された工具先端に作用す
る力と、工具の送り速度から算出される工具先端に作用
する反力から、アームの撓み量を求め、アームの撓み量
を補正した工具先端位置をロボットへ指令することが可
能となったので、バリ取り等の大きな荷重がかかる作業
にロボットを使用する場合でも、減速機の剛性を特に高
めることなく高精度の位置決めを行わせることができる
ようになった。
According to the present invention, the arm is calculated from the force acting on the tool tip detected by the force sensor attached to the tip of the arm and the reaction force acting on the tool tip calculated from the feed speed of the tool. It is now possible to determine the amount of flexure of the robot and command the tool tip position with the amount of arm flexure corrected to the robot.Therefore, even when the robot is used for work that requires a large load such as deburring, the rigidity of the reducer It has become possible to perform highly accurate positioning without particularly increasing.

【0042】また、動作時のアームの撓み量を求めるよ
うにしたことにより、一般に行われているオフラインテ
ィーチングのプログラミング精度も向上されるので、オ
フラインティーチングされたプログラムを実際に実行す
る場合の位置決め精度も向上することになる。
Further, by determining the deflection amount of the arm during operation, the programming accuracy of the offline teaching that is generally performed is also improved, so that the positioning accuracy when actually executing the offline taught program. Will also improve.

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

【図1】本発明の一実施例であるバリ取りを行うシステ
ムの概略を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a system for deburring, which is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の制御装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control device of the present invention.

【図3】工具先端に作用する力を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing a force acting on a tool tip.

【図4】工具先端に力が作用した場合のアームの撓みを
示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing bending of an arm when a force is applied to the tip of the tool.

【図5】本発明の工具先端位置の補正量の算出方法を示
すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a method for calculating a correction amount of a tool tip position according to the present invention.

【図6】力センサーにより検出された力Fsと、工具の
送り速度から算出される工具先端に作用する反力Ftか
ら求められた微分値ΔFt′を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a differential value ΔFt ′ obtained from a force Fs detected by a force sensor and a reaction force Ft acting on the tool tip calculated from the tool feed speed.

【図7】力センサーにより検出された力Fsと微分値Δ
Ft′を加算することにより求められたスキャンタイム
による演算の遅れを補償した力F′を示すグラフであ
る。
FIG. 7: Force Fs detected by force sensor and differential value Δ
6 is a graph showing a force F ′ that compensates for a calculation delay due to a scan time obtained by adding Ft ′.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 産業用ロボット 2 力センサー 3 工具 4 制御装置 5 被加工物 1 Industrial Robot 2 Force Sensor 3 Tool 4 Controller 5 Workpiece

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アームの先端に取り付けられた工具により
被加工物に対して所定の加工を行う多関節型の産業用ロ
ボットのアームの撓みを補正する方法において、前記産
業用ロボットを制御する制御装置により指令される前記
工具の送り速度より前記工具先端に作用する加工中の反
力を算出する手段と、該算出された反力をデジタル量で
微分する手段と、該デジタル量で微分された反力をフィ
ルターにより平滑化する手段と、該平滑化された反力の
微分値と前記工具の近傍に設置された力センサーの検出
値の和をアームの各関節に作用する加工中の力に変換す
る手段と、該変換されたアームの各関節に作用する加工
中の力と前記アームの各関節に作用する重力の力より前
記アームの各関節の撓み量を算出する手段と、を備え、
該算出されたアームの各関節の撓み量より前記制御装置
により指令される前記工具先端の指令位置を補正するこ
とを特徴とする産業用ロボットの撓み補正方法。
1. A method for correcting deflection of an arm of an articulated industrial robot that performs a predetermined process on a workpiece with a tool attached to the tip of the arm, the control controlling the industrial robot. A means for calculating a reaction force during machining that acts on the tool tip from the tool feed speed instructed by the device, a means for differentiating the calculated reaction force by a digital amount, and a means for differentiating by the digital amount Means for smoothing the reaction force by a filter, and the sum of the differential value of the smoothed reaction force and the detection value of the force sensor installed in the vicinity of the tool to the force during processing that acts on each joint of the arm. A means for converting, and means for calculating the amount of bending of each joint of the arm from the force during processing that acts on each joint of the converted arm and the force of gravity acting on each joint of the arm,
A deflection correction method for an industrial robot, comprising: correcting a commanded position of the tool tip commanded by the control device based on the calculated bending amount of each joint of the arm.
JP6194626A 1994-07-28 1994-07-28 Deflection correcting method for industrial robot Withdrawn JPH0839465A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6194626A JPH0839465A (en) 1994-07-28 1994-07-28 Deflection correcting method for industrial robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6194626A JPH0839465A (en) 1994-07-28 1994-07-28 Deflection correcting method for industrial robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0839465A true JPH0839465A (en) 1996-02-13

Family

ID=16327650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP6194626A Withdrawn JPH0839465A (en) 1994-07-28 1994-07-28 Deflection correcting method for industrial robot

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0839465A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200880A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Honda Motor Co Ltd Friction stir welding method and friction stir welding equipment
US8855823B2 (en) 2011-04-28 2014-10-07 Seiko Epson Corporation Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
JP2015100871A (en) * 2013-11-22 2015-06-04 株式会社ミツトヨ Arm type three-dimensional measuring machine and distortion correction method in arm type three-dimensional measuring machine
JP2018099743A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 株式会社デンソーウェーブ Bend correction method for robot and control device for robot
JPWO2021230135A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011200880A (en) * 2010-03-24 2011-10-13 Honda Motor Co Ltd Friction stir welding method and friction stir welding equipment
US8855823B2 (en) 2011-04-28 2014-10-07 Seiko Epson Corporation Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
US9427873B2 (en) 2011-04-28 2016-08-30 Seiko Epson Corporation Robot controller, simple installation-type robot, and method of controlling simple installation-type robot
JP2015100871A (en) * 2013-11-22 2015-06-04 株式会社ミツトヨ Arm type three-dimensional measuring machine and distortion correction method in arm type three-dimensional measuring machine
JP2018099743A (en) * 2016-12-19 2018-06-28 株式会社デンソーウェーブ Bend correction method for robot and control device for robot
JPWO2021230135A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18
WO2021230135A1 (en) * 2020-05-11 2021-11-18 ファナック株式会社 Program generation device and program generation method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1845427B1 (en) Control
US5129044A (en) Position/force controlling apparatus for working machine with multiple of degrees of freedom
JP3473834B2 (en) Robot control device
EP0349291B1 (en) A robot with controlled tool tracking displacement
KR940003204B1 (en) Control robot
EP3508313B1 (en) Control method of positioning control device and positioning control device
JP2005537939A (en) Method and apparatus for creating a connection region in a workpiece
CN108025441B (en) Positioning device and positioning method for machining tool
JP2010231575A (en) Device and method for instruction of off-line of robot, and robot system
JPH07104856A (en) Vibration control method
CN110154043B (en) Robot system for learning control based on machining result and control method thereof
CN112405566A (en) Robot control device
JPH0839465A (en) Deflection correcting method for industrial robot
JP3577124B2 (en) Method of acquiring mating data using force control robot
JP3217351B2 (en) Force control device and robot using the same
JPS5981705A (en) Compensating method of nc machine tool
JP2771458B2 (en) Industrial robot deflection correction method
JPH05318283A (en) Tool deflection correcting system
Verbert et al. Obtainable accuracies and compensation strategies for robot supported SPIF
JP2000176872A (en) Manipulator
JP2002355782A (en) Working force estimation system and working force estimation method for robot tip
JP2020097101A (en) Robot device, robot system, robot device control method, method of manufacturing article using robot device, control program, and recording medium
Jinno et al. Force Controlled Grinding Robot System For Unstructured Tasks.
JP3937078B2 (en) Robot control apparatus and control method
JP2718687B2 (en) Control device for position and force of multi-degree-of-freedom work machine

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20011002