JPH1011121A - Robot control device and its controlling method - Google Patents
Robot control device and its controlling methodInfo
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- JPH1011121A JPH1011121A JP8160326A JP16032696A JPH1011121A JP H1011121 A JPH1011121 A JP H1011121A JP 8160326 A JP8160326 A JP 8160326A JP 16032696 A JP16032696 A JP 16032696A JP H1011121 A JPH1011121 A JP H1011121A
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- Manipulator (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、教示再生形の工業
用ロボットに用いて好適なロボット制御装置及びその制
御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot control apparatus and a control method suitable for use in a teaching-reproduction type industrial robot.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の工業用ロボット制御においては、
消費電力を低減する手法として、ロボットの動作停止時
に発生する熱エネルギーを電力に変換するものが提案さ
れている。又、特開平5−138562号公報では、ロ
ボットの静止状態において、その待機姿勢を重力トルク
が小さい姿勢とすることによって消費電力を低減するロ
ボット制御方法が開示されている。2. Description of the Related Art In conventional industrial robot control,
As a method of reducing power consumption, a method of converting thermal energy generated when the operation of a robot is stopped into electric power has been proposed. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-138562 discloses a robot control method for reducing power consumption by setting the standby posture of the robot to a posture having a small gravitational torque in a stationary state.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の熱エ
ネルギーを電力に変換するものにおいては、積極的な発
電を行うために、モータアンプ部に各々発電機を設けな
ければならない。このため、コントローラが大形化する
上に、コスト上昇にもつながるという問題点を有してい
た。However, in the above-described heat energy conversion apparatus, a generator must be provided in each of the motor amplifiers in order to actively generate electric power. For this reason, there has been a problem that the size of the controller is increased and the cost is increased.
【0004】一方、待機姿勢を変更するロボット制御方
法では、待機姿勢を重力トルクが小さい姿勢とするため
に、ワークやその供給装置又はその他の周辺機器等の環
境と干渉する場合がある。従って、かかる場合には特開
平5−138562号公報に開示された方法は適用する
ことができない。又、このような方法においては、ロボ
ットが、教示者が教示した姿勢と異なる姿勢をとること
にもなるという問題点を有していた。On the other hand, in the robot control method for changing the standby posture, since the standby posture is set to a posture having a small gravitational torque, it may interfere with the environment of the work, its supply device, or other peripheral devices. Therefore, in such a case, the method disclosed in JP-A-5-138562 cannot be applied. Further, such a method has a problem that the robot may take a posture different from the posture taught by the instructor.
【0005】更に、一般の工業用ロボットに用いる減速
機は、回転開始時の摩擦抵抗により起動トルクが非常に
大きくなるという問題もある。Further, the reduction gear used for general industrial robots has a problem that the starting torque becomes extremely large due to frictional resistance at the start of rotation.
【0006】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、減速機の摩擦抵抗を逆に利用し、ロボットの動
作停止時における待機姿勢を教示された姿勢に保ちつ
つ、そのときの保持トルクを減少させ、消費電力を低減
してランニングコストを下げることができるロボット制
御装置及びその制御方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and uses the frictional resistance of the speed reducer in reverse to maintain the standby posture when the operation of the robot is stopped in the taught posture while holding the robot at that time. An object of the present invention is to provide a robot control device and a control method thereof that can reduce torque, reduce power consumption, and reduce running cost.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
減速機を介して伝達されるモータのトルクによって可動
部分を動作させるロボットを、教示データに基づいて制
御するロボット制御装置において、前記ロボットに対し
て前記教示データに基づく第1の指令信号を出力する第
1の指令信号出力手段と、前記第1の指令信号に基づく
前記ロボットの動作中において、前記ロボットの動作が
一定の待機姿勢を保持する待機状態か否かを判断する判
断処理手段と、前記判断処理手段により待機状態である
と判断されたときに、前記モータのトルクを、当該トル
クと前記減速器の摩擦トルクとによって前記可動部分が
静止状態に維持される範囲で減少させる第2の指令信号
を出力する第2の指令信号出力手段とを有することを特
徴としている。According to the first aspect of the present invention,
In a robot control device that controls a robot that operates a movable part by torque of a motor transmitted through a speed reducer based on teaching data, a first command signal based on the teaching data is output to the robot. First command signal output means, and during the operation of the robot based on the first command signal, judgment processing means for judging whether or not the operation of the robot is in a standby state in which a constant standby posture is maintained; A second command to decrease the torque of the motor in a range where the movable portion is kept stationary by the torque and the friction torque of the speed reducer when it is determined by the determination processing means that the motor is in the standby state; And second command signal output means for outputting a signal.
【0008】請求項2記載の発明は、請求項1記載のロ
ボット制御装置によるロボット制御方法であって、前記
教示データの教示点へ前記ロボットを移動させる第1の
過程と、前記ロボットが教示点へ移動してきたときに、
当該教示点が待機姿勢をとるべき位置であるか否か判断
する第2の過程と、前記第2の過程において待機姿勢を
とるべき位置と判断された場合に、前記モータのトルク
を一定方向に微小量ずつ変化させる第3の指令信号を出
力する第3の過程と、前記第3の指令信号により、前記
可動部分が静止状態から動作した直前の当該第3の指令
信号を記憶する第4の過程と、前記モータのトルクを前
記第3の過程における一定方向と逆の方向に微小量ずつ
変化させる第4の指令信号を出力する第5の過程と、前
記第4の指令信号により、前記可動部分が静止状態から
動作した直前の当該第4の指令信号を記憶する第6の過
程と、前記第4及び第6の過程において記憶した当該第
4及び第5の指令信号のうち、前記モータに対して少な
いトルクを指示する指令信号を当該教示点における前記
第2の指令信号とする第7の過程とにより決定された前
記第2の指令信号に基づいて前記ロボットを制御するこ
とを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, there is provided a robot control method using the robot control device according to the first aspect, wherein a first step of moving the robot to a teaching point of the teaching data, and When you move to
A second step of determining whether the teaching point is at a position to take a standby posture; and, when it is determined that the teaching point is at a position to take a standby posture in the second step, the torque of the motor is increased in a certain direction. A third step of outputting a third command signal that changes by a small amount, and a fourth command signal that stores the third command signal immediately before the movable portion starts operating from a stationary state by the third command signal. A fifth step of outputting a fourth command signal for changing the torque of the motor by a small amount in a direction opposite to the constant direction in the third step, and a step of outputting the fourth command signal. A sixth step of storing the fourth command signal immediately before the part operates from the stationary state, and the fourth and fifth command signals stored in the fourth and sixth steps. Indicate less torque It is characterized by controlling the robot a command signal based on the seventh second command signal determined by a process of which the second instruction signal in the teaching point.
【0009】請求項3記載の発明は、請求項2記載のロ
ボット制御方法において、前記ロボットを各教示点へ移
動させて前記第2〜第7の過程を繰り返し、待機姿勢を
保持するすべての教示点における前記第2の指令信号を
決定して記憶し、前記教示データ及び記憶した前記第2
の指令信号に基づいて前記ロボットを制御することを特
徴としている。According to a third aspect of the present invention, there is provided the robot control method according to the second aspect, wherein the robot is moved to each of the teaching points, and the second to seventh steps are repeated to hold all the teachings in a standby posture. Determining and storing the second command signal at a point, the teaching data and the stored second command signal;
The robot is controlled based on the command signal of (1).
【0010】請求項4記載の発明は、前記第1及び第2
の指令信号は、前記モータに対する前記可動部分の動作
速度を指示する速度指令信号である請求項1記載のロボ
ット制御装置によるロボット制御方法であって、前記判
断処理手段により待機状態であると判断されたときに、
前記可動部分の動作量に基づいて前記可動部分を静止状
態に維持させるに必要な前記モータのトルクを求める第
10の過程と、前記第10の過程において求めた前記必
要な前記モータのトルクが0であった場合、前記可動部
分を微小範囲で動作させて静止状態における前記モータ
のトルクを0とする前記微小範囲の動作における前記可
動部分の動作速度を指示する前記第2の指令信号を出力
し、前記可動部分を前記微小範囲で動作させる第11の
過程と、前記第10の過程において求めた前記必要な前
記モータのトルクが0でなかった場合、前記モータのト
ルクが減少して前記可動部分が動作する直前まで前記第
2の指令信号を微小量ずつ変更する第12の過程とを有
することを特徴としている。[0010] The invention according to claim 4 is the first and second inventions.
2. The robot control method according to claim 1, wherein the command signal is a speed command signal for instructing an operation speed of the movable portion with respect to the motor, wherein the determination processing unit determines that the motor is in a standby state. When
A tenth step of obtaining a torque of the motor required to maintain the movable part in a stationary state based on an operation amount of the movable part, and the necessary torque of the motor obtained in the tenth step is zero. In this case, the second command signal is output to instruct the operating speed of the movable portion in the operation in the minute range, in which the movable portion is operated in the minute range and the torque of the motor in the stationary state is set to 0. An eleventh step of operating the movable part in the minute range, and if the required torque of the motor obtained in the tenth step is not zero, the torque of the motor decreases and the movable part And a twelfth step of changing the second command signal by a small amount until immediately before the operation of the second command signal.
【0011】[0011]
<構成> A.全体構成 以下に図面を参照して本発明の実施の形態について説明
する。図1は本発明の一実施形態によるロボット制御装
置を適用した塗装ロボットシステムの構成を示す図であ
る。<Structure> Overall Configuration An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a painting robot system to which a robot control device according to an embodiment of the present invention is applied.
【0012】図において、1はコントローラであり、テ
ィーチングペンダント2からの指示データを受けると共
に、ケーブル3を介してマニピュレータ4と動作信号及
び電流の授受を行い、これによりマニピュレータ4を制
御する。このコントローラ1は、マニピュレータ4の制
御プログラム、教示データ、各種制御パラメータ等を記
憶する記憶装置と、それらプログラム等と前記指示デー
タとに基づいて各種演算処理を行う演算処理装置とを有
しており、該演算処理装置による演算処理の結果に基づ
いてマニピュレータ4への各種動作指令信号及び電流の
供給を行う。尚、ここにいう演算処理の具体的内容につ
いては、後述の動作説明において明らかにする。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a controller, which receives instruction data from the teaching pendant 2 and exchanges operation signals and currents with the manipulator 4 via the cable 3, thereby controlling the manipulator 4. The controller 1 has a storage device for storing a control program for the manipulator 4, teaching data, various control parameters, and the like, and an arithmetic processing device for performing various arithmetic processes based on the programs and the instruction data. It supplies various operation command signals and current to the manipulator 4 based on the result of the arithmetic processing by the arithmetic processing device. It should be noted that the specific contents of the arithmetic processing here will be clarified in the operation description to be described later.
【0013】ティーチングペンダント2は、操作者がマ
ニピュレータ4の動作を指示するための指示データを入
力する入力装置であり、入力された指示データをコント
ローラ1へ出力する。又、ケーブル3は、コントローラ
1とマニピュレータ4とを接続する部材であり、上記動
作信号及び電流を伝達する。The teaching pendant 2 is an input device for inputting instruction data for an operator to instruct the operation of the manipulator 4, and outputs the input instruction data to the controller 1. The cable 3 is a member that connects the controller 1 and the manipulator 4, and transmits the operation signal and the current.
【0014】マニピュレータ4は、本塗装ロボットシス
テムにおける塗装ロボットの主要部であって、床面に固
定された固定ベース5によって床面の所定位置に取り付
けられており、図中の符合6〜17で示す旋回ベース、
モータ、アーム等の構成要素によって構成されている。
以下にこれらの各構成要素について説明する。尚、この
図においては、各モータの出力軸の連結部分(マニピュ
レータ4の関節部分)に設けた減速機は省略することと
し、減速機を設けた連結部分の構造の詳細については後
述することとする。The manipulator 4 is a main part of the painting robot in the present painting robot system, and is attached to a predetermined position on the floor surface by a fixed base 5 fixed to the floor surface. Showing swivel base,
It is composed of components such as a motor and an arm.
Hereinafter, each of these components will be described. In this figure, the speed reducer provided at the connection portion (joint portion of the manipulator 4) of the output shaft of each motor is omitted, and the details of the structure of the connection portion provided with the speed reducer will be described later. I do.
【0015】6は固定ベース5に取り付けられた第1モ
ータであり、その出力軸が減速機を介して旋回ベース7
と連結されている。この第1モータ6は、コントローラ
1から供給される動作指令信号に基づいて駆動され、旋
回ベース7を図中の矢印θ1方向に回動させる。Reference numeral 6 denotes a first motor mounted on the fixed base 5, the output shaft of which is connected to a turning base 7 via a speed reducer.
Is linked to The first motor 6 is driven based on an operation command signal supplied from the controller 1, and rotates the turning base 7 in the direction of the arrow θ1 in the figure.
【0016】又、旋回ベース7の図中上側部分には、第
2モータ8が取り付けられており、この第2モータ8の
出力軸が減速機を介して第1アーム9の一端と連結され
ている。そして、第2モータ8がコントローラ1から供
給される動作指令信号に基づいて駆動され、第1アーム
9が第2モータ8の回転軸を中心に図中の矢印θ2方向
に回動移動するようになっている。A second motor 8 is attached to an upper portion of the turning base 7 in the figure, and an output shaft of the second motor 8 is connected to one end of a first arm 9 via a speed reducer. I have. Then, the second motor 8 is driven based on an operation command signal supplied from the controller 1 so that the first arm 9 rotates around the rotation axis of the second motor 8 in the direction of the arrow θ2 in the drawing. Has become.
【0017】一方、第1アーム9の先方端側には、第3
モータ10が取り付けられており、この第3モータ10
の出力軸が減速機を介して第2アーム11と連結されて
いる。そして、第3モータ10がコントローラ1から供
給される動作指令信号に基づいて駆動され、第2アーム
11が第3モータ10の回転軸を中心に図中の矢印θ3
方向に回動移動するようになっている。On the other hand, the third end of the first arm 9
The motor 10 is attached, and the third motor 10
Is connected to the second arm 11 via a speed reducer. Then, the third motor 10 is driven based on an operation command signal supplied from the controller 1, and the second arm 11 is driven by an arrow θ3 in FIG.
It rotates in the direction.
【0018】第2アーム11には、上記第3モータ10
の回転軸との連結部側に手首モータケース12が取り付
けられており、先方端側に第1手首ユニット13、第2
手首ユニット14及び第3手首ユニット15が取り付け
られている。The second arm 11 has the third motor 10
A wrist motor case 12 is attached to a portion connected to the rotation shaft of the wrist, and a first wrist unit 13 and a second wrist unit
A wrist unit 14 and a third wrist unit 15 are attached.
【0019】ここで、手首モータケース12内には、第
4、第5及び第6モータ(図示略)が収納されており、
これら第4、第5、第6モータの各駆動力をそれぞれ第
1手首ユニット13、第2手首ユニット14、第3手首
ユニット15へ伝達する伝達機構(図示略)が第2アー
ム11の内部に設けられている。又、第1手首ユニット
13、第2手首ユニット14、第3手首ユニット15
は、それぞれ、図中の矢印θ4、θ5、θ6方向に回動自
在な連結軸を介して順次取り付けられている。そして、
上記同様、第4、第5、第6モータがコントローラ1か
ら供給される動作指令信号に基づいて駆動され、これに
より、第1手首ユニット13、第2手首ユニット14、
第3手首ユニット15が、それぞれθ4、θ5、θ6方向
に回動する。Here, fourth, fifth and sixth motors (not shown) are housed in the wrist motor case 12.
A transmission mechanism (not shown) for transmitting each driving force of the fourth, fifth, and sixth motors to the first wrist unit 13, the second wrist unit 14, and the third wrist unit 15, respectively, is provided inside the second arm 11. Is provided. Also, the first wrist unit 13, the second wrist unit 14, the third wrist unit 15
Are sequentially attached via connecting shafts rotatable in directions of arrows θ4, θ5, and θ6 in the drawing. And
Similarly to the above, the fourth, fifth, and sixth motors are driven based on the operation command signal supplied from the controller 1, whereby the first wrist unit 13, the second wrist unit 14,
The third wrist unit 15 rotates in the θ4, θ5, and θ6 directions, respectively.
【0020】16は第3手首ユニット15に取り付けら
れたブラケットであり、このブラケット16を介して塗
装ガン17が取り付けられている。塗装ガン17は、一
定の方向へ一定の広がりをもって塗料を噴射する塗装用
具であり、上記第1、第2アーム及び第1、第2、第3
手首ユニットの回転角度θ1〜θ6に基づく所定位置及び
所定方向にて塗料を噴射し、ワーク(図示略)を塗装す
る。Reference numeral 16 denotes a bracket attached to the third wrist unit 15, and a coating gun 17 is attached via the bracket 16. The painting gun 17 is a painting tool that sprays paint in a certain direction and with a certain spread, and includes the first and second arms and the first, second, and third arms.
The paint is sprayed at a predetermined position and a predetermined direction based on the rotation angles θ1 to θ6 of the wrist unit to paint a work (not shown).
【0021】このように、本塗装ロボットシステムにお
いては、第1アーム9、第2アーム11、第1手首ユニ
ット13、第2手首ユニット14及び第3手首ユニット
15の回転角度θ1〜θ6によって、塗装ガン17の位置
(x)とマニピュレータ4の姿勢(R)とが決定され
る。そして、これらの位置、姿勢及び回転角度等は、コ
ントローラ1における演算処理により決定され、その決
定に基づく第1〜第6モータへの動作指令信号によって
制御される。As described above, in the present painting robot system, the painting is performed by the rotation angles θ1 to θ6 of the first arm 9, the second arm 11, the first wrist unit 13, the second wrist unit 14, and the third wrist unit 15. The position (x) of the gun 17 and the posture (R) of the manipulator 4 are determined. The position, posture, rotation angle, and the like are determined by arithmetic processing in the controller 1, and are controlled by operation command signals to the first to sixth motors based on the determination.
【0022】B.関節部分の構造 ここで、減速機を設けたモータ出力軸の連結部分、すな
わち、マニピュレータ4の関節部分の構造について説明
する。図2にその関節部分の一例としてθ2方向に回動
する第2モータ8と第1アーム9との関節部分の構造を
示す。尚、この図はマニピュレータ4を図1中の矢印A
方向から見たものに相当する。B. Structure of Joint Part Here, the connection part of the motor output shaft provided with the speed reducer, that is, the structure of the joint part of the manipulator 4 will be described. FIG. 2 shows the structure of the joint between the second motor 8 and the first arm 9 which rotates in the θ2 direction as an example of the joint. In this figure, the manipulator 4 is indicated by an arrow A in FIG.
It is equivalent to one seen from the direction.
【0023】図2において、18は第2モータ8の出力
軸である。そして、19が出力軸18に取り付けられた
減速機である。この減速機19は、出力軸18の回転速
度(角速度)を所定の比率で減速(例えば1/100に
減速)して第1アーム9へ増幅した(例えば100倍と
した)トルクを伝達し、これにより、第1アーム9の回
転角度θ2を所定量変位させる。尚、マニピュレータ4
の他の関節部分(θ1、θ3〜θ6方向に回動する関節部
分)についても同様に減速機が設けられている。In FIG. 2, reference numeral 18 denotes an output shaft of the second motor 8. Reference numeral 19 denotes a speed reducer attached to the output shaft 18. The speed reducer 19 transmits the amplified torque (for example, 100 times) to the first arm 9 by reducing the rotational speed (angular speed) of the output shaft 18 at a predetermined ratio (for example, reducing it to 1/100), and As a result, the rotation angle θ2 of the first arm 9 is displaced by a predetermined amount. In addition, the manipulator 4
Reduction gears are similarly provided for other joint portions (joint portions rotating in the directions θ1, θ3 to θ6).
【0024】<保持トルク>ここでは、まず、上記減速
機の起動トルク及びランニングトルクについて、図3を
参照して説明する。この図において、横軸のθ′は減速
機を介して伝達される回転速度を、縦軸のτはそのとき
に必要とされるモータトルクを表している。<Holding Torque> First, the starting torque and running torque of the speed reducer will be described with reference to FIG. In this figure, θ 'on the horizontal axis represents the rotational speed transmitted through the speed reducer, and τ on the vertical axis represents the motor torque required at that time.
【0025】このグラフに示すように、伝達回転速度
θ′=0(静止時)におけるモータトルク(保持トル
ク)は、+τa〜−τaの間のどの値でもよい。ここで、
τaは減速機の摩擦抵抗による摩擦トルクの大きさであ
る。又、θ′がある所定の範囲+θ′c〜−θ′cを越え
ると、ランニングトルクτは、As shown in this graph, the motor torque (holding torque) at the transmission rotation speed θ ′ = 0 (at rest) may be any value between + τa and −τa. here,
τa is the magnitude of the friction torque due to the frictional resistance of the speed reducer. When θ ′ exceeds a predetermined range + θ′c to −θ′c, the running torque τ becomes
【数1】 と表すことができる。(Equation 1) It can be expressed as.
【0026】続いて、上記マニピュレータ4の関節にお
けるアーム及び手首ユニットの保持トルクについて説明
する。ここでは、図4に示すように、第1アーム9と第
2アーム11が90°をなす状態(θ3=90°)にお
いて、第1アーム9の回転角度θ2が−20°(図中一
点鎖線Ι)から+90°(一点鎖線Π)まで変化する場
合の第2モータ8の保持トルクを例として説明する。
尚、ここでの回転角度は、図中鉛直方向から左側への回
転角度を+、右側への回転角度を−としている。Next, the holding torque of the arm and the wrist unit at the joint of the manipulator 4 will be described. Here, as shown in FIG. 4, in a state where the first arm 9 and the second arm 11 form 90 ° (θ3 = 90 °), the rotation angle θ2 of the first arm 9 becomes −20 ° (dashed line in the figure). Ι) to + 90 ° (dashed-dotted line Π), the holding torque of the second motor 8 will be described as an example.
Here, the rotation angle from the vertical direction in the figure to the left is +, and the rotation angle to the right is-.
【0027】図において、20は第1モータ6と旋回ベ
ース7の連結部分の関節を、21は第2モータ8と第1
アーム9の連結部分の関節を、22は第3モータ10と
第2アーム11の連結部分の関節を、それぞれ表してい
る。以下においては、便宜上、これらの関節をそれぞれ
の回転角度θ1、θ2、θ3に付した添え字に応じて第1
関節、第2関節、第3関節と呼ぶこととする。又、上記
第4〜第6モータと第1〜第3手首ユニットの連結部分
についても同様に第4関節、第5関節、第6関節と呼
ぶ。In the drawing, reference numeral 20 denotes a joint of a connecting portion between the first motor 6 and the turning base 7, and reference numeral 21 denotes a second motor 8 and the first motor 6.
Reference numeral 22 denotes a joint of a connecting portion of the arm 9, and reference numeral 22 denotes a joint of a connecting portion of the third motor 10 and the second arm 11. In the following, for the sake of convenience, these joints are firstly assigned according to the subscripts attached to the respective rotation angles θ1, θ2, θ3.
The joint, the second joint, and the third joint will be referred to as joints. Also, the connection portions of the fourth to sixth motors and the first to third wrist units are similarly referred to as fourth joint, fifth joint, and sixth joint.
【0028】23は第2及び第3関節間のアームの質量
中心を表す。ここで、質量中心23と第2関節との間の
距離はg2とし、このアームの質量はm2、長さはl2と
する。24は第3及び第4関節間のアームの質量中心を
表す。ここで、この質量中心24のx,z方向における
位置はそれぞれxm3,zm3、第3関節との間の距離はg
3とし、このアームの質量はm3、長さはl3とする。2
5は第4関節前方のアームの質量中心を表す。この質量
中心25のx,z方向における位置はそれぞれxm4,z
m4とする。Reference numeral 23 denotes the center of mass of the arm between the second and third joints. Here, the distance between the center of mass 23 and the second joint is g2, the mass of this arm is m2, and the length is l2. 24 represents the center of mass of the arm between the third and fourth joints. Here, the position of this center of mass 24 in the x and z directions is xm3 and zm3, respectively, and the distance between the third joint is g.
The arm has a mass of m3 and a length of l3. 2
5 represents the center of mass of the arm in front of the fourth joint. The position of the center of mass 25 in the x and z directions is xm4 and z, respectively.
m4.
【0029】このように各距離や質量等を設定すると、
マニピュレータ4の姿勢を保持するために必要な対重力
トルクτgは、When each distance, mass and the like are set in this way,
The gravitational torque τg required to maintain the attitude of the manipulator 4 is
【数2】 と表すことができる。尚、ここで、(Equation 2) It can be expressed as. Here,
【数3】 であり、G=−9.8m/s2(重力加速度)である。(Equation 3) And G = −9.8 m / s 2 (gravitational acceleration).
【0030】数2の対重力トルクτgをグラフに示す
と、図5の実線のようになる。そして、この実線に
上述の摩擦トルク+τa、−τa(図3参照)を加える
と、図5の点線、に示すトルク曲線となる。すなわ
ち、この2つの点線及びで囲まれた領域が、第1ア
ーム9を静止させてマニピュレータ4の姿勢を保持する
ために第2モータ8に要求される保持トルクとなる。こ
の保持トルクの最小値は、実線で示すような曲線とな
る。A graph of the gravitational torque τg of Equation 2 is shown by a solid line in FIG. When the above-described friction torques + τa and −τa (see FIG. 3) are added to this solid line, a torque curve shown by a dotted line in FIG. 5 is obtained. That is, the area surrounded by these two dotted lines and is the holding torque required for the second motor 8 to stop the first arm 9 and hold the attitude of the manipulator 4. The minimum value of the holding torque is a curve as shown by a solid line.
【0031】ここで、モータによるマニピュレータの動
作や姿勢の保持に必要な電流は、トルクτと比例関係に
あるので、トルクτの絶対値又は実効値が小さいほど消
費電力は少なくなる。従って、マニピュレータ4の静止
時においては、第2モータ8を上述の実線上のトルク
にて駆動させることが消費電力を必要最小限に抑えるこ
とになる。Here, the current required for the operation of the manipulator by the motor and for maintaining the attitude is proportional to the torque τ, so that the smaller the absolute value or the effective value of the torque τ, the lower the power consumption. Therefore, when the manipulator 4 is at rest, driving the second motor 8 with the torque on the solid line described above minimizes power consumption.
【0032】尚、ここでは、回転角度θ2、θ3が所定の
範囲内である場合の第2モータ8の保持トルクについて
説明したが、他の回転角度範囲及び他のモータについて
も、上記同様の幾何学的解析によって、静止時における
必要最小限の保持トルクを求めることができる。Here, the holding torque of the second motor 8 when the rotation angles θ2 and θ3 are within the predetermined range has been described. However, the same rotation angle range and other motors have the same geometrical shape as described above. The minimum necessary holding torque at rest can be determined by the chemical analysis.
【0033】<動作> A.教示データ及び目標位置 次に、本塗装ロボットシステムの動作について説明す
る。まず、動作説明の前提となるロボットの教示データ
について説明する。通常、ロボットの教示データは、軌
道の折り返し点又は代表点と、連続した複数の教示点間
の補間条件と、移動速度とにより決定される。例えば、
図6の軌道では、P0、P1、P2、…で示す点が教示点
である。本塗装ロボットシステムにおいては、塗装ガン
17の軌道上の点を教示者がティーチングペンダント2
から入力し、これを教示点としてコントローラ1の記憶
装置に記憶する。<Operation> A. Operation Teaching Data and Target Position Next, the operation of the present painting robot system will be described. First, the teaching data of the robot, which is the premise of the operation description, will be described. Normally, the teaching data of the robot is determined by a turning point or a representative point of the trajectory, an interpolation condition between a plurality of continuous teaching points, and a moving speed. For example,
In the trajectory in FIG. 6, points indicated by P0, P1, P2,... Are teaching points. In the present painting robot system, the teaching pendant 2
And stores it in the storage device of the controller 1 as a teaching point.
【0034】又、塗装ロボットの実際の動作において
は、コントローラ2の演算処理装置によって、図6中に
k、k+1、…で示したような目標位置を単位時間毎に
算出して動作制御が行われる。ここにいう単位時間と
は、離散時間形の制御系では現在位置等の信号と指令信
号の授受が行われるサンプリングタイムがこれに当た
り、本塗装ロボットシステムにおいては、コントローラ
1の演算処理装置により、5msのサンプリングタイム毎
に目標位置を算出することとする。In the actual operation of the painting robot, the operation control is performed by calculating the target positions indicated by k, k + 1,... In FIG. Will be In the discrete-time control system, the unit time refers to a sampling time at which a signal such as a current position and a command signal are transmitted and received. In the present coating robot system, the processing time of the controller 1 is 5 ms. The target position is calculated for each sampling time.
【0035】又、以下においては、教示点のカウンタを
i(i=0、1、2、…、n)、目標位置のカウンタを
k(k=0、1、2、…、N)とし、教示点PiとPi+1
との間の目標位置xrを5ms毎にコントローラ1の演算
処理装置によって求めるものとする。尚、カウンタkの
最大値Nは、教示点PiからPi+1までの移動時間をT、
サンプリングタイムをTsとすると、N=T/Tsとな
る。これは、教示点間を分割する目標位置の総数(以
下、総分割数という)に相当する。In the following, the counter of the teaching point is i (i = 0, 1, 2,..., N) and the counter of the target position is k (k = 0, 1, 2,..., N). Teaching points Pi and Pi + 1
Is determined by the arithmetic processing unit of the controller 1 every 5 ms. Note that the maximum value N of the counter k is represented by T, the moving time from the teaching point Pi to Pi + 1.
Assuming that the sampling time is Ts, N = T / Ts. This corresponds to the total number of target positions that divide between teaching points (hereinafter, referred to as the total number of divisions).
【0036】B.第1動作モード 次に、本塗装ロボットシステムにおいて実際にモータの
保持トルクを減少させる手法による動作について説明す
る。まず、第1の動作モードとして、コントローラ1が
第1〜第6の各モータから各関節の現在位置回転角度θ
f(θf=[θf1,θf2,…,θf6]T)及び各モータの
トルクτf(τf=[τf1,τf2,…,τf6]T)の信号
を受けると共に、コントローラ1が第1〜第6の各モー
タへ回転速度指令θr′(θr′=[θr1′,θr2′,
…,θr6′]T)及びトルク指令τr(τr=[τr1,τr
2,…,τr6]T)の指令信号を出力する場合について説
明する。B. First Operation Mode Next, an operation by a method of actually reducing the holding torque of the motor in the present painting robot system will be described. First, as the first operation mode, the controller 1 sends the current position rotation angle θ of each joint from each of the first to sixth motors.
f (θf = [θf1, θf2,..., θf6] T ) and the torque of each motor τf (τf = [τf1, τf2,..., τf6] T ), and the controller 1 sends the first to sixth signals. The rotation speed command θr '(θr' = [θr1 ', θr2',
.., Θr6 ′] T ) and torque command τr (τr = [τr1, τr
2,..., Τr6] T ) will be described.
【0037】(1)動作制御の態様 図7に第1動作モードにおける塗装ロボットの制御ブロ
ック図を示す。この図に示すように、本動作モードにお
いては、目標位置回転角度θr(θr=[θr1,θr2,
…,θr6]T)に現在位置回転角度θf(θf=[θf1,
θf2,…,θf6]T)を、目標トルク指令τr(τr=
[τr1,τr2,…,τr6]T)に現在モータトルクτf
を、それぞれフィードバックし、以下のように各モータ
への動作指令信号及び電流値を算出する。(1) Mode of Operation Control FIG. 7 shows a control block diagram of the painting robot in the first operation mode. As shown in this figure, in this operation mode, the target position rotation angle θr (θr = [θr1, θr2,
.., Θr6] T ) and the current position rotation angle θf (θf = [θf1,
θf2,..., θf6] T ) with the target torque command τr (τr =
[Τr1, τr2, ..., τr6] T ) is the current motor torque τf
Are respectively fed back, and an operation command signal and a current value to each motor are calculated as follows.
【0038】まず、現在位置回転角度θfの目標位置回
転角度θrからの偏差に基づき、位置補償器Gp(z)に
おいて目標位置回転角度θrに各関節を保持するような
回転速度指令θr′を算出する。そして、この回転速度
指令θr′からの現在回転速度θf′の偏差により、各関
節を回転速度θr′で回転させるために各モータへ供給
すべき電流値を速度補償器Gv(z)にて算出し、モー
タ及びアーム等からなる制御対象へ出力する。First, based on the deviation of the current position rotation angle θf from the target position rotation angle θr, the position compensator Gp (z) calculates a rotation speed command θr ′ that holds each joint at the target position rotation angle θr. I do. The current value to be supplied to each motor to rotate each joint at the rotation speed θr ′ is calculated by the speed compensator Gv (z) based on the deviation of the current rotation speed θf ′ from the rotation speed command θr ′. And outputs the result to a control object including a motor and an arm.
【0039】一方、図中のトルク補償器は、必要に応じ
て現在モータトルクτfの目標トルクτrからの偏差に基
づく電流指令を算出し、各モータへ出力する。尚、積分
演算器z/z−1では、各モータからの回転速度θf′
(θf′=[θf1′,θf2′,…,θf6′]T)が積分さ
れ、現在位置回転角度θfとしてフィードバックされ
る。本動作モードにおいてはこのようにして塗装ロボッ
トの動作を制御する。On the other hand, the torque compensator in the figure calculates a current command based on the deviation of the current motor torque τf from the target torque τr as required, and outputs the current command to each motor. In addition, in the integral calculator z / z-1, the rotation speed θf ′ from each motor is used.
(Θf ′ = [θf1 ′, θf2 ′,..., Θf6 ′] T ) is integrated and fed back as the current position rotation angle θf. In this operation mode, the operation of the painting robot is controlled in this way.
【0040】(2)目標保持トルクの算出 ここでは、教示データに対する待機時の待機姿勢におけ
る目標トルクτrを算出する処理手法について説明す
る。ここで、待機姿勢とは、所定時間、一定姿勢を保持
することをいい、該所定時間中位置フィードバック値に
変化がない状態である。以下、かかる待機姿勢を保持す
るに必要な最小限の目標トルクを目標保持トルクとい
い、符合τgr(τgr=[τgr1,τgr2,…,τgr6]T)
で表す。この目標保持トルクτgrを求める処理は、教示
者により与えられた教示データに基づき、以下に述べる
ように教示点間の移動及び待機時における待機姿勢を上
記制御態様によって制御しつつ行う。(2) Calculation of Target Holding Torque Here, a processing method for calculating the target torque τr in the standby posture at the time of standby for the teaching data will be described. Here, the standby posture refers to maintaining a constant posture for a predetermined time, and is a state in which the position feedback value does not change during the predetermined time. Hereinafter, the minimum target torque required to hold the standby posture is referred to as a target holding torque, and is denoted by τgr (τgr = [τgr1, τgr2,..., Τgr6] T ).
Expressed by The processing for obtaining the target holding torque τgr is performed based on the teaching data given by the instructor while controlling the movement between the teaching points and the standby posture during standby as described below by the above-described control mode.
【0041】図8に目標保持トルクτgrの算出処理方法
の手順を示す。図示のように、まず、コントローラ1の
演算処理装置にて記憶装置内の教示データの読み込みを
行い(ステップS1)、教示点総数nを決定する(ステ
ップS2)。そして、初期位置(P0)から最終教示点
(Pn)までの各教示点Pi(i=0、1、2、…、n)
について、順次ステップS3以下に示す手順による処理
を行う。FIG. 8 shows the procedure of a method for calculating the target holding torque τgr. As shown in the figure, first, the arithmetic processing unit of the controller 1 reads the teaching data in the storage device (step S1), and determines the total number n of teaching points (step S2). Each teaching point Pi (i = 0, 1, 2,..., N) from the initial position (P0) to the final teaching point (Pn)
Are sequentially processed according to the procedure shown in step S3 and subsequent steps.
【0042】ステップS3では、教示点Piの位置及び該
位置での姿勢へ塗装ロボットを移動させる。尚、この移
動は、5msのサンプリングタイム毎に目標位置xrを算
出して上記制御態様により行われるが、詳細は目標保持
トルクτgr算出後の確定した動作制御(後述の(3))
において説明する。そして、教示点Piにおいて塗装ロ
ボットの姿勢変化が一定時間ない場合には、ステップS
4で塗装ロボットが待機する位置であると判断し、ステ
ップS5へ進む。In step S3, the painting robot is moved to the position of the teaching point Pi and the posture at the position. This movement is performed according to the above-described control mode by calculating the target position xr at every sampling time of 5 ms. For details, the determined operation control after the calculation of the target holding torque τgr ((3) described later)
Will be described. If there is no change in the posture of the painting robot at the teaching point Pi for a certain period of time, step S
In step 4, it is determined that the position is a position where the painting robot waits, and the process proceeds to step S5.
【0043】ステップS5では、各関節の目標位置回転
角度を微小量ずつ変化させることにより、塗装ロボット
の姿勢を静止状態からゆっくりと前後(正方向及び負方
向)に動作させ、このときの動作する直前のモータトル
クにより、姿勢保持トルクτa+(τa+=[τa1+,τa
2+,…,τa6+]T)及びτa-(τa-=[τa1-,τa2-,
…,τa6-]T)を求める。この姿勢保持トルクτa+、τ
a-は、正方向、負方向についての姿勢を保持し得る限界
のモータトルクである。In step S5, the posture of the coating robot is slowly moved back and forth (positive direction and negative direction) from the stationary state by changing the target position rotation angle of each joint by a small amount, and the operation at this time is performed. The posture holding torque τa + (τa + = [τa1 + , τa
2 +, ..., τa6 +] T) and τa - (τa - = [τa1 -, τa2 -,
..., τa6 - seek] T). This posture holding torque τa + , τ
a - is a positive direction, the motor torque limit capable of retaining the posture of the negative direction.
【0044】ここで、上記姿勢保持トルクτa+及びτa-
を求める処理について、図9を参照して詳述する。尚、
図9においては、第1、第2、…、第6の関節番号をj
(j=1、2、…、6)で表す。Here, the posture holding torques τa + and τa −
Will be described in detail with reference to FIG. still,
In FIG. 9, the first, second,...
(J = 1, 2,..., 6).
【0045】まず、ステップS10で教示点Piの位置及
び該位置での姿勢を目標値xr0、Rr0とし、この目標値
により各関節の目標位置回転角度θr1,θr2,…,θr6
を算出する(ステップS11)。そして、第1〜第6のぞ
れぞれの関節について、順次、ステップS12〜S15の処
理を行う。First, in step S10, the position of the teaching point Pi and the posture at the position are set as target values xr0 and Rr0, and the target position rotation angles θr1, θr2,.
Is calculated (step S11). Then, the processing of steps S12 to S15 is sequentially performed for each of the first to sixth joints.
【0046】初めに、第j関節が正方向へ動作し始める
まで(θf>0となるまで)目標位置回転角度θrjを微
小量dθjずつ増加させ(ステップS12)、動作直前の
保持トルクτfjを正方向の姿勢保持トルクτaj+として
記憶する(ステップS13)。First, the target position rotation angle θrj is increased by a small amount dθj until the j-th joint starts operating in the forward direction (until θf> 0) (step S12), and the holding torque τfj immediately before the operation is increased. The orientation holding torque τaj + in the direction is stored (step S13).
【0047】次いで、同関節が負方向へ動作し始めるま
で(θf<0となるまで)目標位置回転角度θrjを微小
量dθjずつ減少させ(ステップS14)、動作直前の保
持トルクτfjを負方向の姿勢保持トルクτaj-として記
憶する(ステップS15)。このようにして、第1〜第6
関節それぞれについて正方向及び負方向の姿勢保持トル
クτa+及びτa-を求め、図8のステップS6へと進む。Next, the target position rotation angle θrj is decreased by a small amount dθj until the joint starts operating in the negative direction (until θf <0) (step S14), and the holding torque τfj immediately before the operation is reduced in the negative direction. posture holding torque Tauaj - stored as (step S15). In this way, the first to sixth
The posture holding torques τa + and τa − in the positive direction and the negative direction are obtained for each joint, and the process proceeds to step S6 in FIG.
【0048】次に、上述のようにして求めた姿勢保持ト
ルクτa+及びτa-の大きさについてステップS6で大小
比較を行う。つまり、各関節における正方向と負方向の
姿勢保持トルクの絶対値|τaj+|及び|τaj-|を比較
するのである。そして、|τaj+|の方が大きい場合に
は、この点(教示点Pi)における第j関節の目標保持
トルクτgr(i)jをτaj-とし(ステップS7)、|τaj-
|の方が大きい場合には、目標保持トルクτgr(i)jをτ
aj+とする(ステップS8)。ここに、目標保持トルクτ
gr(i)jの添え字(i)は、教示点Piにおける目標保持トル
クであることを表す。このように、教示点Piにおける
目標保持トルクτgr(i)([τgr(i)1,τgr(i)2,…,
τgr(i)6]T)を求める。Next, the magnitudes of the posture holding torques τa + and τa − obtained as described above are compared in step S6. That is, the absolute values | τaj + | and | τaj − | of the posture holding torque in the positive direction and the negative direction at each joint are compared. Then, | τaj + | if the larger of the target holding torque τgr (i) j of the j-th joint at this point (a taught point Pi) τaj - and then (step S7), | τaj -
Is larger than the target holding torque τgr (i) j
aj + (step S8). Where the target holding torque τ
The suffix (i) of gr (i) j indicates the target holding torque at the teaching point Pi. Thus, the target holding torque τgr (i) at the teaching point Pi ([τgr (i) 1, τgr (i) 2,.
τgr (i) 6] T ).
【0049】尚、ステップS4において、教示点Piで塗
装ロボットの姿勢が変化する場合には、塗装ロボットが
待機する場合でないと判断し、ステップS5以降の処理
は行わない。When the posture of the painting robot changes at the teaching point Pi in step S4, it is determined that the painting robot is not in a standby state, and the processing after step S5 is not performed.
【0050】以上述べた処理により、塗装ロボットが待
機するすべての教示点における目標保持トルクτgrを求
める。尚、上述の処理は、所定時間(例えば100時
間)毎に行い、適宜τgr(i)の値を更新する。これによ
り、部材の摩耗による摩擦トルク(τa)の減少に対し
ての補正をする。By the above-described processing, the target holding torque τgr at all the teaching points where the painting robot stands by is obtained. The above processing is performed every predetermined time (for example, 100 hours), and the value of τgr (i) is updated as appropriate. In this way, a correction is made for a decrease in friction torque (τa) due to wear of the member.
【0051】(3)目標保持トルクτgrを取り入れた動
作制御 次に、上記目標保持トルクτgrを取り入れた本動作モー
ドにおける動作制御方法について、図10を参照して説
明する。尚、この図は、上記5msのサンプリングタイム
毎に行われる動作制御の処理手順を示したものである。(3) Operation Control Incorporating Target Holding Torque τgr Next, an operation control method in this operation mode incorporating the target holding torque τgr will be described with reference to FIG. This figure shows a processing procedure of the operation control performed every sampling time of 5 ms.
【0052】まず、ステップS20で教示点間を分割した
目標位置のカウンタkを1増加させ、ステップS21へ進
む。そしてこのときにkの値が上記教示点間の総分割数
Nと等しくなったとすると、ステップS22へ進む。この
場合は、既に通過した教示点Piの次の教示点Pi+1にマ
ニピュレータ4が移動してきた場合である。First, the counter k at the target position obtained by dividing the teaching point in step S20 is incremented by 1, and the process proceeds to step S21. If the value of k becomes equal to the total number of divisions N between the teaching points at this time, the process proceeds to step S22. In this case, the manipulator 4 has moved to the teaching point Pi + 1 following the teaching point Pi that has already passed.
【0053】ステップS22では、教示点に対応するカウ
ンタiを1増加させる。次いで、ステップS23で現在通
過中の教示点Pi及び次の教示点Pi+1の目標位置と補間
情報とにより、教示点Pi、Pi+1の2点間を結ぶ目標位
置xrの補間式を決定する。この補間式は通常時刻tの
多項式でIn step S22, the counter i corresponding to the teaching point is incremented by one. Next, in step S23, an interpolation formula for the target position xr connecting the two teaching points Pi and Pi + 1 is determined based on the interpolation information and the target positions of the currently passing teaching point Pi and the next teaching point Pi + 1. I do. This interpolation formula is usually a polynomial at time t.
【数4】 のように表される。(Equation 4) It is represented as
【0054】更に、ステップS23では、次の教示点Pi+
1までの移動時間Tを本制御系における単位時間、すな
わち、サンプリングタイムTsで除し、その値を新たな
総分割数Nとする。又、ステップS24でkに0を代入
し、教示点間の目標位置のカウンタkをリセットする。Further, at step S23, the next teaching point Pi +
The moving time T up to 1 is divided by the unit time in the present control system, that is, the sampling time Ts, and the value is set as a new total division number N. In step S24, 0 is substituted for k, and the counter k of the target position between the teaching points is reset.
【0055】一方、ステップS21でkの値が未だ総分割
数Nに満たなかったとすると、ステップS22〜S24の処
理は行わず、ステップS25へ進む。これは、既に通過し
た教示点Piと次の教示点Pi+1の間をマニピュレータ4
が移動している場合である。この場合には、ステップS
25で現在通過中の教示点間の補間式において時刻tをk
/N × Tとして目標位置xrを算出する。On the other hand, if it is determined in step S21 that the value of k has not yet reached the total number of divisions N, the process proceeds to step S25 without performing the processes in steps S22 to S24. This means that the manipulator 4 moves between the teaching point Pi that has already passed and the next teaching point Pi + 1.
Is moving. In this case, step S
25, the time t is set to k in the interpolation formula between the teaching points that are currently passing.
The target position xr is calculated as / N × T.
【0056】続いて、ステップS26で塗装ロボットを目
標位置及び該位置での姿勢へ移動する。ここでは、ステ
ップS22〜S24の処理を経た場合には、塗装ガン17を
教示点Piの位置として姿勢を保持し、ステップS25の
処理を経た場合には、補間式から導かれる目標位置及び
該位置での姿勢に塗装ガン17の位置及び塗装ロボット
の姿勢を移動させる。Subsequently, in step S26, the painting robot is moved to the target position and the posture at the position. Here, after the processing in steps S22 to S24, the posture is held as the position of the teaching point Pi, and after the processing in step S25, the target position and the position derived from the interpolation formula are determined. The position of the painting gun 17 and the posture of the painting robot are moved to the posture of.
【0057】次に、ステップS27でkの値が0であるか
否か、すなわち、マニピュレータ4が教示点上にあるか
否かを判断する。そして、kの値が0であった場合、そ
の教示点が待機姿勢をとるべき位置であるか否かを判断
し(ステップS28)、待機姿勢をとるべき位置であった
場合にはステップS29へ進む。Next, in step S27, it is determined whether or not the value of k is 0, that is, whether or not the manipulator 4 is on the teaching point. Then, when the value of k is 0, it is determined whether or not the teaching point is at a position where a standby posture is to be taken (step S28). move on.
【0058】ステップS29では、各関節における各モー
タのトルクが、上述の求めた目標保持トルクτgrのう
ち、当該教示点Piにおける目標保持トルクτgr(i)とな
るように、上記トルク補償器によってトルク指令τrを
変更し、すべての関節における保持トルクを必要最小限
の保持トルクとする。これにより、最小限の消費電力に
よって当該教示点Piでの待機姿勢を保持するようにす
る。尚、kの値が0でなかった場合は、ステップS28、
S29の処理は行わない。In step S29, the torque compensator uses the torque compensator so that the torque of each motor at each joint becomes the target holding torque τgr (i) at the teaching point Pi among the target holding torque τgr obtained above. The command τr is changed so that the holding torque at all the joints is set to the minimum necessary holding torque. Thus, the standby posture at the teaching point Pi is maintained with the minimum power consumption. If the value of k is not 0, step S28,
The processing of S29 is not performed.
【0059】このようにして1サンプリングタイムの動
作制御が終了する。以後においては、サンプリングタイ
ムTs毎に上記ステップS20以下の処理手順による動作
制御を繰り返し行い、これにより、塗装ロボットの動作
制御を行う。Thus, the operation control for one sampling time is completed. Thereafter, the operation control according to the processing procedure of step S20 and subsequent steps is repeatedly performed for each sampling time Ts, whereby the operation control of the coating robot is performed.
【0060】C.第2動作モード 次に、第2の動作モードとして、コントローラ1が第1
〜第6の各モータから各関節の回転角度θfのみのフィ
ードバック信号を受けると共に、コントローラ1が第1
〜第6の各モータへ回転速度指令θr′のみの指令信号
を出力する場合について説明する。C. Second operation mode Next, as a second operation mode, the controller 1
To the sixth motor, a feedback signal of only the rotation angle θf of each joint is received, and the controller 1
A case where a command signal of only the rotation speed command θr ′ is output to each of the sixth to sixth motors will be described.
【0061】(1)動作制御の態様 図11に第2動作モードにおける塗装ロボットの制御ブ
ロック図を示す。この図に示すように、本動作モードに
おいても、目標位置回転角度θrに現在位置回転角度θf
をフィードバックし、位置補償器Gp(z)及び速度補
償器Gv(z)によって上記第1動作モード同様に各モ
ータへの供給電流値を算出して出力する。そして、本動
作モード特有の制御態様は、かかる第1動作モード同様
の制御に加え、塗装ロボットが待機姿勢にあるときにの
み、図中の点線で囲まれた部分の制御機構f(θr,θ
f)により算出された回転角度を指令信号に加えて制御
を行うところにある。(1) Mode of Operation Control FIG. 11 is a control block diagram of the painting robot in the second operation mode. As shown in this figure, even in this operation mode, the target position rotation angle θr is changed to the current position rotation angle θf.
Is fed back, and the supply current value to each motor is calculated and output by the position compensator Gp (z) and the speed compensator Gv (z) as in the first operation mode. The control mode specific to this operation mode is the same as the control in the first operation mode. In addition, only when the coating robot is in the standby posture, the control mechanism f (θr, θ
The control is performed by adding the rotation angle calculated in f) to the command signal.
【0062】(2)第2動作モードにおける動作制御 図12に第2動作モードにおける動作制御方法の処理手
順を示す。この図は、図10同様、サンプリングタイム
毎に行われる動作制御の処理手順を示したものである。(2) Operation Control in Second Operation Mode FIG. 12 shows a processing procedure of an operation control method in the second operation mode. This figure shows a processing procedure of operation control performed for each sampling time, as in FIG.
【0063】まず、図12のステップS30で目標位置の
カウンタkを1増加させ、ステップS31へ進み、このと
きにkの値が総分割数Nと等しくなっていたとすると、
ステップS32へ進む。これは、上記ステップS20〜S22
の場合同様、既に通過した教示点Piの次の教示点Pi+1
にマニピュレータ4が移動してきた場合である。First, in step S30 of FIG. 12, the counter k of the target position is incremented by 1, and the process proceeds to step S31. At this time, if the value of k is equal to the total number of divisions N,
Proceed to step S32. This corresponds to steps S20 to S22 described above.
As in the case of the above, the teaching point Pi + 1 following the teaching point Pi already passed
Is the case where the manipulator 4 has moved.
【0064】ステップS32では、教示点に対応するカウ
ンタiを1増加させる。次いで、現在通過中の教示点P
iと次の教示点Pi+1との位置関係を判断し(ステップS
33)、両教示点の位置が異なる場合にはステップS34へ
進む。そして、ステップS34では、教示点Pi、Pi+1の
位置と補間情報とにより、両教示点を結ぶ目標位置xr
の補間式を決定する。尚、この補間式は、上記数4同
様、時刻tの多項式で表される。In step S32, the counter i corresponding to the teaching point is incremented by one. Next, the teaching point P currently passing
The positional relationship between i and the next teaching point Pi + 1 is determined (step S
33) If the positions of the two teaching points are different, the process proceeds to step S34. In step S34, the target position xr connecting the two teaching points is obtained based on the positions of the teaching points Pi and Pi + 1 and the interpolation information.
Is determined. Note that this interpolation formula is represented by a polynomial at time t, similar to the above equation (4).
【0065】一方、ステップS33で教示点Pi、Pi+1の
位置が同一であった場合には、この位置で姿勢を保持す
るものと判断し(ステップS35)、ステップS36へ進ん
でkに0を代入してカウンタkをリセットする。On the other hand, if the positions of the teaching points Pi and Pi + 1 are the same in step S33, it is determined that the posture is held at these positions (step S35), and the flow advances to step S36 to set k to 0. And reset the counter k.
【0066】続いて、ステップS37でカウンタkに対応
した塗装ロボットの目標位置xr及び姿勢Rrを算出す
る。ここでの目標位置及び姿勢の算出は、ステップS34
の処理を経た場合(教示点間移動中の場合)には上記補
間式に基づいて算出し、ステップS35の処理を経た場合
(当該教示点で姿勢保持の場合)には教示点Piを目標
位置とする。そして、ステップS38で、塗装ガン17の
位置が算出した目標位置となるように塗装ロボットの姿
勢を移動させる。Subsequently, in step S37, the target position xr and posture Rr of the painting robot corresponding to the counter k are calculated. The calculation of the target position and the posture here is performed in step S34.
Is calculated based on the above interpolation formula (in the case of movement between teaching points), and after the processing of step S35 (in the case of holding the posture at the teaching point), the teaching point Pi is set to the target position. And Then, in step S38, the posture of the painting robot is moved so that the position of the painting gun 17 becomes the calculated target position.
【0067】次に、現在の塗装ロボットが待機姿勢にあ
る場合、すなわち、上記ステップS33からS35の処理を
行い、姿勢を保持することとされている場合には、ステ
ップS39からS40へと進み、以下に述べる処理によって
待機姿勢を保持するようにする。尚、ここでの処理は、
上記制御機構f(θr,θf)によるものに相当する。Next, if the current painting robot is in the standby posture, that is, if it is determined that the processing of steps S33 to S35 is to be performed and the posture is to be maintained, the process proceeds from step S39 to S40, The standby posture is maintained by the processing described below. The processing here is
This corresponds to the control mechanism f (θr, θf).
【0068】まず、ステップS40において、現在の塗装
ガン17の位置xf及びマニピュレータ4の姿勢Rfによ
り各関節の回転角度θ1〜θ6を算出し、それらの算出し
た値に基づき、上記数2及び数3により、各関節(j)
の対重力トルクτgjを算出する。次いで、それぞれの関
節について、必要とされるモータトルクτjが0である
か否か、すなわち、対重力トルクτgjが減速器の摩擦ト
ルクの範囲内にあるか否かを判断し(ステップS41)、
その判断結果に応じた以下の処理へと進む(ステップS
42又はS43)。First, in step S40, the rotation angles θ1 to θ6 of each joint are calculated based on the current position xf of the coating gun 17 and the attitude Rf of the manipulator 4, and based on the calculated values, the above equations (2) and (3) are calculated. By each joint (j)
Is calculated with respect to gravity torque τgj. Next, for each joint, it is determined whether the required motor torque τj is 0, that is, whether the anti-gravity torque τgj is within the range of the friction torque of the speed reducer (step S41).
The process proceeds to the following process according to the determination result (step S
42 or S43).
【0069】ここで、第j関節のモータトルクτjが0
であったとすると、ステップS42の処理Aが行われる。
図13に処理Aの手順を示す。この図に示すように、処
理Aにおいては、まず、1サンプリングタイム前の目標
位置回転角度(θrj(k-1)とする)と現在の目標位置回
転角度(θrj(k)とする)から塗装ロボットの動作制動
方向を求める。この演算処理では、目標位置回転角度θ
rj(k-1)からθrj(k)を減算し、それによって得られた値
の符合を変数signとして記憶する(ステップS50)。こ
こに、signの符合は、塗装ロボットが停止するための角
加速度の方向(制動方向)となる。尚、1サンプリング
タイム前の目標位置回転角度θrj(k-1)は、例えば、コ
ントローラ2の記憶装置の1つのアドレスに順次上書き
する形で記憶する等、適宜参照できるようにしておき、
上記演算処理において使用する。Here, the motor torque τj of the j-th joint is 0
Is satisfied, the process A of step S42 is performed.
FIG. 13 shows the procedure of the process A. As shown in this figure, in the process A, first, the coating is performed on the basis of the target position rotation angle (referred to as θrj (k-1)) one sampling time ago and the current target position rotation angle (referred to as θrj (k) ). Obtain the robot's motion braking direction. In this calculation process, the target position rotation angle θ
θrj (k ) is subtracted from rj (k-1), and the sign of the value obtained by the subtraction is stored as a variable sign (step S50). Here, the sign of the sign is the direction of the angular acceleration (braking direction) for stopping the painting robot. The target position rotation angle θrj (k-1) one sampling time before is stored in such a manner as to be sequentially overwritten at one address of a storage device of the controller 2 so that it can be appropriately referred to.
Used in the above arithmetic processing.
【0070】次に、ステップS51へ進み、目標位置回転
角度をθrj−signΔθrjとして制動方向を微小量逆方向
に戻し、第j関節の回転角度を制動方向と反対の方向へ
微小角度Δθrjだけ戻してステップS52へ進む。Next, the process proceeds to step S51, in which the braking direction is returned in the opposite direction by a minute amount with the target position rotation angle being θrj−sign Δθrj, and the rotation angle of the j-th joint is returned by the minute angle Δθrj in the direction opposite to the braking direction. Proceed to step S52.
【0071】ステップS52では、ステップS51で回転角
度を変化させた状態から待機姿勢における真の目標位置
回転角度まで第j関節を移動させる場合の摩擦トルク
(τa)を含まないモータトルクτjを算出し、その算出
したモータトルク値により、制動時の角加速度、角速度
(回転速度)を算出する。そして、ステップS53で該角
速度を積分して目標位置回転角度の時間的変化を算出
し、この算出した目標位置回転角度に従って待機姿勢ま
での移動を行う(ステップS54)。これにより、真の待
機姿勢へ移動してきた状態におけるモータトルクτjを
0とする。In step S52, the motor torque τj not including the friction torque (τa) when the j-th joint is moved from the state where the rotation angle is changed in step S51 to the true target position rotation angle in the standby posture is calculated. The angular acceleration and angular velocity (rotational speed) during braking are calculated from the calculated motor torque value. Then, in step S53, the angular velocity is integrated to calculate a temporal change in the target position rotation angle, and the movement to the standby posture is performed according to the calculated target position rotation angle (step S54). As a result, the motor torque τj in the state where it has moved to the true standby posture is set to 0.
【0072】一方、図12のステップS41において、第
j関節のモータトルクτjが0でなかったとすると、ス
テップS43の処理Bが行われる。図14に処理Bの手順
を示す。この図に示すように、処理Bにおいては、ま
ず、重力トルクの符合(0−τgjの符合)を求め、変数
signとして記憶する(ステップS60)。On the other hand, assuming that the motor torque τj of the j-th joint is not 0 in step S41 of FIG. 12, the process B of step S43 is performed. FIG. 14 shows the procedure of the process B. As shown in this figure, in the process B, first, the sign of the gravitational torque (the sign of 0−τgj) is obtained, and the variable
It is stored as a sign (step S60).
【0073】次いで、ステップS61で目標位置回転角度
θrj(k-1)からθrj(k)を減算した値の符合がsignと同一
か否か判断する。すなわち、重力トルクと制動方向とが
同じかどうかを判断するのである。そして、両者が異な
る場合にはステップS62へ進み、制御系の積分演算器に
よる積分演算を省くこととする。Next, in step S61, it is determined whether the sign of the value obtained by subtracting θrj (k) from the target position rotation angle θrj (k-1) is the same as sign. That is, it is determined whether the gravitational torque is the same as the braking direction. If the two are different, the process proceeds to step S62, and the integral operation by the integral operation unit of the control system is omitted.
【0074】ステップS62で積分演算を省くこととした
あとは、現在位置回転角度が変動するまで(ステップS
63)、目標位置角度θrjを重力トルクと反対方向に微小
量Δθjずつ変化させる(ステップS64)。これによ
り、徐々にモータトルクτを減少させ、第j関節の回転
角度を保つことができる最小のモータトルクで待機姿勢
を保持するようにする。尚、このようなトルク制御を行
ったときには、モータトルクτが0を越えて変化する場
合もあるので、モータトルクτをモニタリングしてτ=
0となったときに処理Bを終了するものとしてもよい。After omitting the integration operation in step S62, until the current position rotation angle fluctuates (step S62).
63), the target position angle θrj is changed by a small amount Δθj in the direction opposite to the gravitational torque (step S64). As a result, the motor torque τ is gradually reduced, and the standby posture is maintained with the minimum motor torque that can maintain the rotation angle of the j-th joint. Note that when such torque control is performed, the motor torque τ may change beyond 0, so that the motor torque τ is monitored and τ =
The processing B may be ended when it becomes 0.
【0075】このようにして1サンプリングタイムの動
作制御が終了する。以後においては、サンプリングタイ
ムTs毎に上記同様の処理手順による動作制御が繰り返
し行われ、塗装ロボットの動作制御がなされる。In this way, the operation control for one sampling time is completed. Thereafter, the operation control according to the same processing procedure as described above is repeatedly performed for each sampling time Ts, and the operation control of the coating robot is performed.
【0076】C.第3動作モード 次に、第3の動作モードとして、上記第2動作モード同
様、コントローラ1が各関節の回転角度θfのみのフィ
ードバック信号を受け、回転速度指令θr′のみの指令
信号を出力する場合(図11の制御ブロック図参照)に
おいて、待機姿勢の目標位置回転角度を微小に変化させ
て保持トルクを少なくする動作モードについて説明す
る。C. Third Operation Mode Next, as a third operation mode, similar to the second operation mode, the case where the controller 1 receives a feedback signal of only the rotation angle θf of each joint and outputs a command signal of only the rotation speed command θr ′ An operation mode in which the holding torque is reduced by minutely changing the target position rotation angle in the standby posture will be described (see the control block diagram in FIG. 11).
【0077】(1)目標位置回転角度の決定 ここでは、待機時の回転速度指令を微小に変化させて保
持トルクを減少させる場合の目標位置回転角度の決定方
法について説明する。ここで決定される目標位置回転角
度は、教示データに基づく塗装ロボットの姿勢に対し、
微小量ずれた目標姿勢における目標位置回転角度とな
る。以下、このずれた目標位置回転角度を符合θrpaus
(θrpaus=[θrpaus1,θrpaus2,…,θrpaus6]T)
で表す。(1) Determination of Target Position Rotation Angle Here, a method of determining the target position rotation angle when the holding torque is reduced by slightly changing the rotation speed command during standby will be described. The target position rotation angle determined here is based on the posture of the painting robot based on the teaching data.
It becomes the target position rotation angle in the target posture slightly shifted. Hereinafter, this shifted target position rotation angle is referred to as θrpaus.
(Θrpaus = [θrpaus1, θrpaus2, ..., θrpaus6] T )
Expressed by
【0078】図15に目標位置回転角度決定の処理手順
を示す。図示のように、まず、コントローラ1の演算処
理装置にて記憶装置内の教示データの読み込みを行い
(ステップS70)、教示点総数nを決定する(ステップ
S71)。そして、初期位置(P0)から最終教示点(P
n)までの各教示点Piについて、順次ステップS72以下
に示す手順による処理を行う。尚、これらの処理の流れ
は、上記第1動作モードにおける目標保持トルクの算出
と同様である。FIG. 15 shows a processing procedure for determining the target position rotation angle. As shown, first, the arithmetic processing unit of the controller 1 reads the teaching data in the storage device (step S70), and determines the total number n of teaching points (step S71). Then, from the initial position (P0) to the final teaching point (P
For each teaching point Pi up to n), processing is sequentially performed according to the procedure shown in step S72 and subsequent steps. The flow of these processes is the same as the calculation of the target holding torque in the first operation mode.
【0079】ステップS72では、教示点Piの位置及び
該位置での姿勢へ塗装ロボットを移動させる。尚、この
移動は、サンプリングタイム毎に目標位置を算出して行
われるが、詳細は目標位置回転角度θr決定後の確定し
た動作制御(後述の(2))において説明する。そし
て、教示点Piにおいて塗装ロボットの姿勢変化が一定
時間ない場合には、ステップS73で塗装ロボットが待機
する位置であると判断し、ステップS74へ進む。In step S72, the painting robot is moved to the position of the teaching point Pi and the posture at the position. Note that this movement is performed by calculating a target position for each sampling time. The details will be described in the determined operation control ((2) described later) after the determination of the target position rotation angle θr. If there is no change in the posture of the painting robot at the teaching point Pi for a certain period of time, it is determined in step S73 that the painting robot is at a position where the painting robot waits, and the process proceeds to step S74.
【0080】ステップS74では、各関節の目標位置回転
角度を微小量ずつ変化させることにより、塗装ロボット
の姿勢を静止状態からゆっくりと前後に動作させ、この
ときの動作を開始する直前までの起動時間T+(正方
向)及びT-(負方向)を求める。In step S74, the posture of the coating robot is slowly moved back and forth from the stationary state by changing the rotation angle of the target position of each joint by a small amount, and the starting time immediately before the start of this operation is started. T + (positive) and T - Request (negative direction).
【0081】ここで、この起動時間T+及びT-を求める
処理について、図16を参照して詳述する。尚、図16
においては、第1、第2、…、第6の関節番号をj(j
=1、2、…、6)で表し、時間計測のためのカウンタ
をCとする。[0081] Here, the start time T + and T - for the obtaining process will be described in detail with reference to FIG. 16. Note that FIG.
, The first, second,..., Sixth joint numbers are j (j
= 1, 2,..., 6), and C is a counter for time measurement.
【0082】まず、ステップS80で教示点Piの位置及
び該位置での姿勢を目標値xr0、Rr0とし、この目標値
により各関節の目標位置回転角度θr1,θr2,…,θr6
を算出する(ステップS81)。そして、第1〜第6のぞ
れぞれの関節について、順次、ステップS82〜S92の処
理を行い、正方向及び負方向の起動時間Tj+及びTj-を
求める。尚、ここでの処理においては、上記積分演算器
による積分演算を行わないものとする。First, in step S80, the position of the teaching point Pi and the posture at the position are set as target values xr0 and Rr0, and the target position rotation angles θr1, θr2,.
Is calculated (step S81). Then, the first to sixth Each respective joints, sequentially performs steps S82~S92, startup time of the positive and negative directions Tj + and Tj - the finding. In this process, it is assumed that the integration operation by the integration calculator is not performed.
【0083】初めに、第j関節が正方向へ動作し始める
まで目標位置回転角度θrjを微小量dθjずつ増加させ
る(ステップS82)。その後、第j関節を、動作した直
前の姿勢に保持すると共に、カウンタCに0を代入して
リセットする(ステップS83)。First, the target position rotation angle θrj is increased by a small amount dθj until the j-th joint starts operating in the forward direction (step S82). Thereafter, the j-th joint is held at the posture immediately before the operation, and the counter C is reset by substituting 0 (step S83).
【0084】次に、同関節が負方向へ動作し始めるまで
目標位置回転角度θrjを微小量dθjずつ減少させ(ス
テップS84)、減少の度にカウンタCを1増加させる
(ステップS85)。そして、該関節が動作したときのカ
ウンタCの値を負方向の起動時間Tj-として記憶し、そ
の後、カウンタCを0としてリセットする(ステップS
86)。又、この動作直前(微小量変化ステップにおける
1ステップ前)の目標位置回転角度をθrj-とする。Next, the target position rotation angle θrj is decreased by a small amount dθj until the joint starts operating in the negative direction (step S84), and the counter C is incremented by 1 each time the joint is decreased (step S85). Then, the value of the counter C when the joint is operated in the negative direction of the start time Tj - stored as, thereafter, resets the counter C to 0 (step S
86). Further, the target position rotation angle of the operation immediately before (one step before the minute change in the amount step) θrj - to.
【0085】続いて、該関節が上記負方向への動作直前
の状態から正方向へ動作し始めるまで目標位置回転角度
θrjを微小量dθjずつ増加させ(ステップS87)、増
加の度にカウンタCを1増加させる(ステップS88)。
そして、該関節が動作したときのカウンタCの値を正方
向の起動時間Tj+として記憶する(ステップS89)。
又、この動作直前の目標位置回転角度をθrj+とする。
このようにして、第1〜第6関節それぞれについて正方
向及び負方向の起動時間T+及びT-を求め、図15のス
テップS75へと進む。Subsequently, the target position rotation angle θrj is increased by a small amount dθj by a small amount dθj until the joint starts operating in the positive direction from the state immediately before the operation in the negative direction (step S87). Increment by 1 (step S88).
Then, the value of the counter C when the joint is operated is stored as the start time Tj + in the forward direction (step S89).
The target position rotation angle immediately before this operation is set to θrj + .
In this way, the positive and negative directions of the start time T + and T for each of the first to sixth joints - the determined, the process proceeds to step S75 in FIG. 15.
【0086】次に、上述のようにして求めた起動時間T
j+及びTj-の大きさについてステップS75で大小比較を
行う。そして、起動時間Tj+の方が大きい場合には、こ
の点(教示点Pi)における第j関節の目標位置回転角
度θrpaus(i)jを負方向動作直前の回転角度θrj-とし
(ステップS76)、起動時間Tj-の方が大きい場合に
は、目標位置回転角度θrpaus(i)jを正方向動作直前の
θrj+とし(ステップS77)、両起動時間が等しい場合
には、目標位置回転角度θrpaus(i)jを教示データに基
づく目標位置回転角度θr(i)jとする(ステップS7
8)。ここに、目標位置回転角度θrpaus(i)jの添え時
(i)は、教示点Piにおける目標位置回転角度であること
を表す。このように、教示点Piにおける目標位置回転
角度θrpaus(i)が求まる。Next, the starting time T obtained as described above
performs magnitude comparison at step S75 for the size - j + and Tj. When greater in startup time Tj +, the point target position of the j-joints in (teaching point Pi) rotation angle θrpaus (i) j a negative direction operation immediately before the rotational angle Shitarj - and then (step S76) startup time Tj - when the larger of, the target position rotational angle θrpaus (i) j is a positive direction operation immediately before θrj + (step S77), if both the start-up time is equal to the target position rotational angle Shitarpaus (i) j is the target position rotation angle θr (i) j based on the teaching data (step S7
8). Here, when adding the target position rotation angle θrpaus (i) j
(i) represents the target position rotation angle at the teaching point Pi. Thus, the target position rotation angle θrpaus (i) at the teaching point Pi is obtained.
【0087】尚、ステップS73において、教示点Piで
塗装ロボットの姿勢が変化する場合には、塗装ロボット
が待機する場合でないと判断し、ステップS74以降の処
理は行わない。以上述べた処理により、塗装ロボットが
待機するすべての教示点における目標位置回転角度θrp
ausを求める。When the posture of the painting robot changes at the teaching point Pi in step S73, it is determined that the painting robot is not in a standby state, and the processing after step S74 is not performed. By the processing described above, the target position rotation angle θrp at all the teaching points where the painting robot stands by
Ask for aus.
【0088】(2)目標位置回転角度θrpausを取り入
れた動作制御 次に、上記目標位置回転角度θrpausを取り入れた本動
作モードにおける動作制御方法について、図17を参照
して説明する。尚、この図は、上記サンプリングタイム
毎に行われる動作制御の処理手順を示したものであり、
該処理の流れは、上記第1動作モードにおける動作制御
と同様なものとなっている。(2) Operation Control Incorporating Target Position Rotation Angle θrpaus Next, an operation control method in this operation mode incorporating the target position rotation angle θrpaus will be described with reference to FIG. This figure shows a processing procedure of the operation control performed at each sampling time.
The flow of the processing is similar to the operation control in the first operation mode.
【0089】まず、ステップS90で教示点間を分割した
目標位置のカウンタkを1増加させ、ステップS91へ進
み、このときのkの値が上記総分割数Nと等しくなって
いたとすると、ステップS92へ進む。この場合は、次の
教示点Pi+1にマニピュレータ4が移動してきた場合で
ある。First, the counter k of the target position obtained by dividing the teaching point in step S90 is incremented by 1, and the process proceeds to step S91. If the value of k at this time is equal to the total number of divisions N, the process proceeds to step S92. Proceed to. In this case, the manipulator 4 has moved to the next teaching point Pi + 1.
【0090】ステップS92では、教示点に対応するカウ
ンタiを1増加させると共に、現在通過中の教示点Pi
及び次の教示点Pi+1の目標位置と補間情報とにより、
教示点Pi、Pi+1の2点間を結ぶ目標位置xrの補間式
を決定する。この補間式は上記数4同様、時刻tの多項
式で表される。又、ステップS93でkに0を代入し、教
示点間の目標位置のカウンタkをリセットする。In step S92, the counter i corresponding to the teaching point is incremented by one, and the teaching point Pi currently passing through is incremented.
And the target position of the next teaching point Pi + 1 and the interpolation information,
An interpolation formula for the target position xr connecting the two teaching points Pi and Pi + 1 is determined. This interpolation formula is represented by a polynomial at time t, similar to the above equation (4). In step S93, 0 is substituted for k, and the counter k of the target position between the teaching points is reset.
【0091】一方、ステップS91でkの値が未だ総分割
数Nに満たなかったとすると、ステップS92及びS93の
処理は行わず、ステップS94へ進む。これは、既に通過
した教示点Piと次の教示点Pi+1の間をマニピュレータ
4が移動している場合である。この場合には、ステップ
S94で現在通過中の教示点間の補間式により、目標位置
xrを算出する。On the other hand, if it is determined in step S91 that the value of k has not yet reached the total number of divisions N, the process proceeds to step S94 without performing the processes in steps S92 and S93. This is the case where the manipulator 4 is moving between the teaching point Pi that has already passed and the next teaching point Pi + 1. In this case, the target position xr is calculated by an interpolation formula between the teaching points currently passing at step S94.
【0092】続いて、ステップS95で塗装ロボットを目
標位置及び該位置での姿勢へ移動する。ここでは、ステ
ップS92、S93の処理を経た場合には、塗装ガン17を
教示点Piの位置として姿勢を保持し、ステップS94の
処理を経た場合には、補間式から導かれる目標位置及び
該位置での姿勢に塗装ガン17の位置及び塗装ロボット
の姿勢を移動させる。Subsequently, in step S95, the painting robot is moved to the target position and the posture at the position. Here, after the processing in steps S92 and S93, the attitude is held as the position of the teaching point Pi, and after the processing in step S94, the target position derived from the interpolation formula and the position The position of the painting gun 17 and the posture of the painting robot are moved to the posture of.
【0093】次に、ステップS96でkの値が0であるか
否か、すなわち、マニピュレータ4が教示点上にあるか
否かを判断する。そして、kの値が0であった場合、そ
の教示点が待機姿勢をとるべき位置であるか否かを判断
し(ステップS97)、待機姿勢をとるべき位置であった
場合にはステップS98へ進む。Next, in step S96, it is determined whether or not the value of k is 0, that is, whether or not the manipulator 4 is on the teaching point. Then, when the value of k is 0, it is determined whether or not the teaching point is at a position where a standby posture is to be taken (step S97). move on.
【0094】ステップS98では、各関節のモータに対
し、上述の求めた目標位置回転角度θrpausのうち、当
該教示点Piにおける目標位置回転角度θrpaus(i)に基
づく回転速度指令を出力するようにする。すなわち、制
御系における積分演算器を取り除いた後で各関節の目標
位置回転角度θrを上記θrpaus(i)とし、塗装ロボット
の姿勢を微小速度で移動させるのである。これにより、
最小限の消費電力によって当該教示点Piでの待機姿勢
を保持するようにする。尚、kの値が0でなかった場合
は、上記ステップS97、S98の処理は行わない。In step S98, a rotation speed command based on the target position rotation angle θrpaus (i) at the teaching point Pi among the target position rotation angles θrpaus obtained above is output to the motor of each joint. . That is, after removing the integral calculator in the control system, the target position rotation angle θr of each joint is set to θrpaus (i), and the posture of the coating robot is moved at a very small speed. This allows
The standby posture at the teaching point Pi is maintained with the minimum power consumption. If the value of k is not 0, the processes in steps S97 and S98 are not performed.
【0095】このようにして1サンプリングタイムの動
作制御が終了する。以後においては、サンプリングタイ
ムTs毎に上記ステップS90以下の処理手順による動作
制御を繰り返し行い、これにより、塗装ロボットの動作
制御を行う。Thus, the operation control for one sampling time is completed. Thereafter, the operation control according to the processing procedure of step S90 and subsequent steps is repeatedly performed for each sampling time Ts, whereby the operation control of the painting robot is performed.
【0096】[0096]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、判
断処理手段により待機状態であると判断されたときに、
可動部分における摩擦抵抗を利用してモータのトルクを
減少させることとしたので、教示データに基づくロボッ
トの位置及び姿勢を変えることなく、当該待機状態を保
持するモータのトルクを減少させることができる。これ
により、消費電力を少なくすることができ、ロボットを
動作させて各種処理を行うときのランニングコストを低
減することができるという効果が得られる。As described above, according to the present invention, when it is determined by the determination processing means that the apparatus is in the standby state,
Since the torque of the motor is reduced by using the frictional resistance in the movable portion, the torque of the motor that maintains the standby state can be reduced without changing the position and posture of the robot based on the teaching data. As a result, the power consumption can be reduced, and the running cost for operating the robot to perform various processes can be reduced.
【0097】特に、請求項2又は4記載の発明によれ
ば、実際にロボットを動作させた時の必要かつ最小限の
モータトルクを求めて待機姿勢の制御がなされるので、
低減可能な極限における消費電力、ランニングコストに
よってロボットの制御を行うことができる。In particular, according to the second or fourth aspect of the present invention, the standby posture is controlled by obtaining a necessary and minimum motor torque when the robot is actually operated.
The robot can be controlled by the power consumption and running cost in the limit that can be reduced.
【0098】又、本発明によれば、待機姿勢の保持時に
姿勢が変化しないことから、ロボットの動作環境に制約
がある場合にあっても干渉を生ずることなく適用するこ
とができる。これにより、低コストで、かつ、各種動作
環境に応じた柔軟なロボット制御が可能となるという効
果が得られる。ここで、請求項3記載の発明によれば、
各種動作環境に応じて、その動作範囲全体についての第
2の指令信号が記憶されて待機状態の制御が行われる。Further, according to the present invention, since the posture does not change when the standby posture is maintained, the present invention can be applied without any interference even when the operating environment of the robot is restricted. As a result, an effect is obtained that low-cost and flexible robot control according to various operation environments becomes possible. Here, according to the third aspect of the invention,
In accordance with various operation environments, the second command signal for the entire operation range is stored, and the standby state is controlled.
【0099】更に、本発明によるロボット制御は、特別
な装置を新たに必要とせずに実現することができるの
で、装置自体の費用が増加することはない。Furthermore, since the robot control according to the present invention can be realized without newly requiring a special device, the cost of the device itself does not increase.
【0100】加えて、本発明によれば、消費電力が低減
することから発熱量も少なくなり、モータの温度上昇を
抑制することができるので、防爆性が向上するという効
果が得られる。そしてこれと同時に、モータへの電流供
給を担う制御装置内のアンプの温度上昇も抑制すること
ができるので、制御装置のCPUの誤動作を防止すると
共に、ハードウェア部品の耐久性を向上させるという効
果が得られる。In addition, according to the present invention, since the power consumption is reduced, the calorific value is also reduced, and the temperature rise of the motor can be suppressed, so that the effect of improving the explosion-proof property can be obtained. At the same time, an increase in the temperature of the amplifier in the control device that supplies the current to the motor can be suppressed, thereby preventing malfunction of the CPU of the control device and improving the durability of the hardware components. Is obtained.
【図1】 本発明の一実施形態によるロボット制御装置
を適用した塗装ロボットシステムの構成を示す図であ
る。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a painting robot system to which a robot control device according to an embodiment of the present invention is applied.
【図2】 第2モータ8と第1アーム9との関節部分の
構造を示す図である。FIG. 2 is a view showing a structure of a joint portion between a second motor 8 and a first arm 9;
【図3】 減速機を介して伝達される回転速度θ′とモ
ータトルクτとの関係を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a rotation speed θ ′ transmitted via a speed reducer and a motor torque τ.
【図4】 第1アーム9と第2アーム11が90°をな
す状態で第1アーム9が−20°〜+90°まで変化す
る場合を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a case where the first arm 9 changes from −20 ° to + 90 ° in a state where the first arm 9 and the second arm 11 form 90 °.
【図5】 回転角度θ2と対重力トルクτg(保持トル
ク)との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a rotation angle θ2 and a gravitational torque τg (holding torque).
【図6】 目標位置の軌道及び教示点の一例を示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a trajectory of a target position and a teaching point.
【図7】 第1動作モードにおける塗装ロボットの制御
ブロック図である。FIG. 7 is a control block diagram of the painting robot in a first operation mode.
【図8】 第1動作モードにおける目標保持トルクτgr
の算出処理手順を示す図である。FIG. 8 shows a target holding torque τgr in the first operation mode.
It is a figure showing the calculation processing procedure of.
【図9】 図8のステップS5における姿勢保持トルク
τa+及びτa-を求める処理手順を示す図である。[9] attitude holding torque .tau.a at step S5 in FIG. 8 + and .tau.a - is a diagram illustrating a processing procedure for obtaining the.
【図10】 第1動作モードにおける目標保持トルクτ
grを取り入れた動作制御方法を示す図である。FIG. 10 shows a target holding torque τ in the first operation mode.
It is a figure showing the operation control method which adopted gr.
【図11】 第2及び第3動作モードにおける塗装ロボ
ットの制御ブロック図である。FIG. 11 is a control block diagram of the painting robot in the second and third operation modes.
【図12】 第2動作モードにおける動作制御方法を示
す図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an operation control method in a second operation mode.
【図13】 図12のステップS42における処理Aを示
す図である。13 is a diagram showing a process A in step S42 of FIG.
【図14】 図12のステップS43における処理Bを示
す図である。FIG. 14 is a diagram showing a process B in step S43 of FIG.
【図15】 第3動作モードにおける微小量ずれた目標
位置回転角度の決定処理手順を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a procedure for determining a target position rotation angle shifted by a small amount in the third operation mode.
【図16】 図15のステップS74における起動時間T
+及びT-を求める処理手順を示す図である。FIG. 16 shows a startup time T in step S74 of FIG.
+ And T - it is a diagram illustrating a processing procedure for obtaining the.
【図17】 第3動作モードにおける目標位置回転角度
θrpausを取り入れた動作制御方法を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an operation control method incorporating a target position rotation angle θrpaus in a third operation mode.
1 コントローラ 2 ティーチングペンダント 4 マニピュレータ 6 第1モータ 7 旋回ベース 8 第2モータ 9 第1アーム 10 第3モータ 11 第2アーム 12 モータケース 13 第1手首ユニット 14 第2手首ユニット 15 第3手首ユニット 17 塗装ガン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Controller 2 Teaching pendant 4 Manipulator 6 1st motor 7 Revolving base 8 2nd motor 9 1st arm 10 3rd motor 11 2nd arm 12 Motor case 13 1st wrist unit 14 2nd wrist unit 15 3rd wrist unit 17 Painting gun
Claims (4)
クによって可動部分を動作させるロボットを、教示デー
タに基づいて制御するロボット制御装置において、 前記ロボットに対して前記教示データに基づく第1の指
令信号を出力する第1の指令信号出力手段と、 前記第1の指令信号に基づく前記ロボットの動作中にお
いて、前記ロボットの動作が一定の待機姿勢を保持する
待機状態か否かを判断する判断処理手段と、 前記判断処理手段により待機状態であると判断されたと
きに、前記モータのトルクを、当該トルクと前記減速器
の摩擦トルクとによって前記可動部分が静止状態に維持
される範囲で減少させる第2の指令信号を出力する第2
の指令信号出力手段とを有することを特徴とするロボッ
ト制御装置。1. A robot control device for controlling a robot that operates a movable part by torque of a motor transmitted through a speed reducer based on teaching data, wherein a first control based on the teaching data is provided to the robot based on the teaching data. First command signal output means for outputting a command signal; and determining whether or not the operation of the robot is in a standby state in which a predetermined standby posture is maintained during the operation of the robot based on the first command signal. Processing means; and when the determination processing means determines that the motor is in a standby state, the torque of the motor is reduced by the torque and the friction torque of the speed reducer in a range where the movable portion is kept stationary. Output the second command signal
And a command signal output means.
ロボット制御方法であって、 前記教示データの教示点へ前記ロボットを移動させる第
1の過程と、 前記ロボットが教示点へ移動してきたときに、当該教示
点が待機姿勢をとるべき位置であるか否か判断する第2
の過程と、 前記第2の過程において待機姿勢をとるべき位置と判断
された場合に、前記モータのトルクを一定方向に微小量
ずつ変化させる第3の指令信号を出力する第3の過程
と、 前記第3の指令信号により、前記可動部分が静止状態か
ら動作した直前の当該第3の指令信号を記憶する第4の
過程と、 前記モータのトルクを前記第3の過程における一定方向
と逆の方向に微小量ずつ変化させる第4の指令信号を出
力する第5の過程と、 前記第4の指令信号により、前記可動部分が静止状態か
ら動作した直前の当該第4の指令信号を記憶する第6の
過程と、 前記第4及び第6の過程において記憶した当該第4及び
第5の指令信号のうち、前記モータに対して少ないトル
クを指示する指令信号を当該教示点における前記第2の
指令信号とする第7の過程とにより決定された前記第2
の指令信号に基づいて前記ロボットを制御することを特
徴とするロボット制御方法。2. A robot control method by the robot control device according to claim 1, wherein a first step of moving the robot to a teaching point of the teaching data, and when the robot moves to the teaching point, A second step of determining whether or not the teaching point is in a position to take a standby posture
And a third step of outputting a third command signal for changing the torque of the motor by a small amount in a certain direction when it is determined in the second step that the position should be in the standby posture. A fourth step of storing the third command signal immediately before the movable portion operates from the stationary state by the third command signal, and changing the torque of the motor in a direction opposite to a fixed direction in the third step. A fifth step of outputting a fourth command signal for changing the direction by a small amount in a direction, and a fourth command signal for storing the fourth command signal immediately before the movable portion starts operating from a stationary state by the fourth command signal. Step 6, and among the fourth and fifth command signals stored in the fourth and sixth steps, the second command at the teaching point is a command signal that indicates a small torque to the motor. Signal The determined by a seventh step second
And controlling the robot based on the command signal.
て、 前記ロボットを各教示点へ移動させて前記第2〜第7の
過程を繰り返し、 待機姿勢を保持するすべての教示点における前記第2の
指令信号を決定して記憶し、 前記教示データ及び記憶した前記第2の指令信号に基づ
いて前記ロボットを制御することを特徴とするロボット
制御方法。3. The robot control method according to claim 2, wherein the robot is moved to each of the teaching points, and the second to seventh steps are repeated, and the second and the seventh steps are performed at all the teaching points that hold a standby posture. A robot control method comprising: determining and storing a command signal; and controlling the robot based on the teaching data and the stored second command signal.
ータに対する前記可動部分の動作速度を指示する速度指
令信号である請求項1記載のロボット制御装置によるロ
ボット制御方法であって、前記判断処理手段により待機
状態であると判断されたときに、 前記可動部分の動作量に基づいて前記可動部分を静止状
態に維持させるに必要な前記モータのトルクを求める第
10の過程と、 前記第10の過程において求めた前記必要な前記モータ
のトルクが0であった場合、前記可動部分を微小範囲で
動作させて静止状態における前記モータのトルクを0と
する前記微小範囲の動作における前記可動部分の動作速
度を指示する前記第2の指令信号を出力し、前記可動部
分を前記微小範囲で動作させる第11の過程と、 前記第10の過程において求めた前記必要な前記モータ
のトルクが0でなかった場合、前記モータのトルクが減
少して前記可動部分が動作する直前まで前記第2の指令
信号を微小量ずつ変更する第12の過程とを有すること
を特徴とするロボット制御方法。4. The robot control method according to claim 1, wherein the first and second command signals are speed command signals for instructing an operation speed of the movable part with respect to the motor. A tenth process of obtaining a torque of the motor necessary to maintain the movable part in a stationary state based on an operation amount of the movable part when the determination processing part determines that the movable part is in a standby state; If the necessary torque of the motor obtained in the process of step 10 is 0, the movable portion is operated in a minute range, and the torque of the motor in a stationary state is set to 0. An eleventh step of outputting the second command signal for instructing the operation speed of the movable part and operating the movable part in the minute range; A twelfth step of, if the required torque of the motor is not zero, changing the second command signal by a small amount until immediately before the movable part operates by reducing the torque of the motor. A robot control method characterized by the above-mentioned.
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- 1996-06-20 JP JP16032696A patent/JP3552076B2/en not_active Expired - Fee Related
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