JPS6111812A - Compensating method of backlash - Google Patents

Compensating method of backlash

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JPS6111812A
JPS6111812A JP13357084A JP13357084A JPS6111812A JP S6111812 A JPS6111812 A JP S6111812A JP 13357084 A JP13357084 A JP 13357084A JP 13357084 A JP13357084 A JP 13357084A JP S6111812 A JPS6111812 A JP S6111812A
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JP
Japan
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backlash
axis
robot
arm
position information
Prior art date
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Pending
Application number
JP13357084A
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Japanese (ja)
Inventor
Seiichiro Nakajima
中島　清一郎
Kenichi Toyoda
豊田　賢一
Shinsuke Sakakibara
伸介 榊原
Shigezo Inagaki
稲垣　滋三
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • B25J9/1692—Calibration of manipulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41081—Approach position from same direction

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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enalble an operator to take a proper measure by setting an unstable area of backlash of a joint type robot and alarming the unstable area. CONSTITUTION:A numeral control (NC) system using a backlash compensating method is constituted of a processor 30 to which memories 31, 32, etc. are connected, the joint tupe robot 39, a welding machine 40 to be a working object, etc. In the backlash compensation, a backlash unstable area is set up by storing the neutral position information and its front and back information in the memory 32 and inputting the leading position information of a W axis and a robot arm which are obtained from a servo circuit 38 to a backlash-unstable area setting circuit 45. When the leading position information of the W axis and the arm reaches the backlash-unstable area, the status is alarmed on the screen of a CRT display device 35. When the moving direction of the theta axis of the robot arm is changed, information is obtained from the servo circuit 38 and inputted to a backlash compensating port 44.

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、バックラッシュ補正方式に係り、特に、腕に
かかる重力の方向が変化する領域にはバックレッジ″−
の不安定領域を設定し、該領域ではアラームを発生させ
るようにした関節型ロボットにおけるバックラッシュ補
正方式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a backlash correction method.
The present invention relates to a backlash correction method for an articulated robot in which an unstable region is set and an alarm is generated in the region.

（従来技術） 最近、溶接用ロボットなどに関節型ロボットが用いられ
るようになってきている。第４図は係るロボｌトの斜視
図である。図中、１は基台部に据え置かれたサーボモー
タ、２はＷ軸ユニット、３はＷ軸腕、４はＵ軸腕％４ａ
はＵ軸腕４の軸承である。更に、第５図はかかる関節型
ロボットの機構図である。図中、θ＝０６はロボットの
正面を示し、ＷはＷ軸％ｔＪｔｉＵ軸、αは手首の回転
軸、βは手首の上下への移動軸である。(Prior Art) Recently, articulated robots have come to be used as welding robots and the like. FIG. 4 is a perspective view of such a robot. In the figure, 1 is a servo motor placed on the base, 2 is a W-axis unit, 3 is a W-axis arm, and 4 is a U-axis arm %4a
is the bearing of the U-axis arm 4. Furthermore, FIG. 5 is a mechanical diagram of such an articulated robot. In the figure, θ=06 indicates the front of the robot, W is the W axis, %tJtiU axis, α is the rotation axis of the wrist, and β is the vertical movement axis of the wrist.

（従来技術の問題点） 上記した関節型ロボットにおいては、特に％口ポットの
腕に荷重されている重力の方向が変化する場合、つまシ
、Ｗ軸及びロボットの腕の先端位置が、Ｗ軸の中立位置
を通過して移動する場合にバックラッシュが生じるが、
このバックラッシュをオペレータに認識させることがで
きないために、特に、ロボットの教示操作において、ロ
ボットに正確な教示を行なうことができないという問題
があった。(Problems with the prior art) In the above-mentioned articulated robot, especially when the direction of gravity applied to the arm of the robot changes, the positions of the pick, the W-axis, and the tip of the robot's arm change along the W-axis. Backlash occurs when moving past the neutral position of
Since the operator cannot be made aware of this backlash, there has been a problem in that the robot cannot be taught accurately, particularly during robot teaching operations.

（発明の目的） 本発明は、関節型ロボットのバックラッシュが不安定領
域を設定可能にし、該領域をアラームしてオペレータが
適切な対応措置全遂行できるようにした関節型ロボット
のバックラッシュ補正方式を提供することを目的とする
。(Object of the Invention) The present invention provides a backlash correction method for an articulated robot that makes it possible to set a region where the backlash of the articulated robot is unstable, and alarms the region so that the operator can take all appropriate countermeasures. The purpose is to provide

（発明のＷ要） 本発明は、関節型ロボットのバックラッシュ補正方式に
おいて、関節型ロボットの腕の先端位置情報から関節の
角度を求め、該関節の角度に基づいて前記腕の移動後の
関節の角度を求め、Ｗ軸が中立位置を通過した場合には
前記腕の移動後の該ログットの先端位置情報を求め、該
先端位置情報がＷ軸の中立位＊ｆｔ通過する前後にバッ
クラッシュの不安定領域を設定し、該領域内においては
アラームを発生させるようにする。(Summary of the Invention) In a backlash correction method for an articulated robot, the present invention calculates a joint angle from information on the tip position of the arm of the articulated robot, and based on the joint angle, the joint after the arm is moved. If the W-axis passes through the neutral position, find the tip position information of the log after the arm has moved, and calculate the backlash before and after the tip position information passes the W-axis neutral position*ft. An unstable region is set, and an alarm is generated within the region.

また、θ軸の移動方向が変化した場合には、θ軸のパッ
クラッシにを補正するようにする。Furthermore, when the moving direction of the θ-axis changes, the pack lash of the θ-axis is corrected.

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に、説明する。(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第１図は、本発明に係るメツ。クラッシュ補正方式を採
用した数値制御（ＮＣ）シス“テムの一実施例ブロック
図でおる。図中、３０は処理装置、この処理装置３−０
には、ＲＯＭからなるメモリ３１、ＲＡＭからなるメモ
リ３２、教示操作盤３３．操作盤３４、ＣＲ１表示装置
３５、テープリーダ３５が接続されている。メモリ３１
には処理装置３０が実行すべき各種の制御プロメラムが
格納されている。メモリ３２には教示°操作盤５３１操
作盤５４、テープリーダ３５などから入力したデータ、
処理装置３，０が行った演算の結果やデータが格納され
る。教示操作盤６３は関Ｓ型ロボットの操作に必′要な
数値表示器、ランプ及び操作ボタンを有する。FIG. 1 shows a medical treatment according to the present invention. This is a block diagram of an embodiment of a numerical control (NC) system that employs a crash correction method. In the figure, 30 is a processing device, and this processing device 3-0
, a memory 31 consisting of ROM, a memory 32 consisting of RAM, a teaching operation panel 33 . An operation panel 34, a CR1 display device 35, and a tape reader 35 are connected. memory 31
Various control programs to be executed by the processing device 30 are stored in the . The memory 32 stores data input from the teaching operation panel 531, operation panel 54, tape reader 35, etc.
The results and data of calculations performed by the processing devices 3 and 0 are stored. The teaching operation panel 63 has a numerical display, lamps, and operation buttons necessary for operating the SEKAN S type robot.

操作盤３４はテンキーやファンクシ１１／キーなど、各
種のキーを有し、外部から各種のデータを−ＮＣ装置に
入力する。３７は複数軸の軸制御を行う補間器を含む軸
制御器、３゛８は関節型ロボット３９の駆動源を制御す
るサーボ回路、４０は関節型ロボ７　ト３９が働きかけ
る作業対象でオシ、例えば。The operation panel 34 has various keys such as a numeric keypad and a function key 11/, and inputs various data into the -NC device from the outside. 37 is an axis controller including an interpolator that controls a plurality of axes, 3'8 is a servo circuit that controls the drive source of the articulated robot 39, and 40 is a work object that the articulated robot 739 works on, such as an oscilloscope, etc. .

溶接機である。４２は入出力回路で、リレーユニット４
３を介して作業対象４０との閣の信号の入出力動作を行
う。４４はバックラッシュ補正ポート、４５はパックラ
ッシュ不安定領域設定回路でおる。４１は作業対象４０
とのインターフェースｔ−トる作業対象インターフェー
ス、４５はパスラインである。この関節盤ロボット６９
の各軸はインクリメンタル方式によ°り軸位置を制御さ
れるものである。It's a welding machine. 42 is an input/output circuit, and relay unit 4
3 performs input/output operations of signals to and from the work object 40. 44 is a backlash correction port, and 45 is a backlash unstable region setting circuit. 41 is work target 40
45 is a pass line. This joint robot 69
The position of each axis is controlled by an incremental method.

第２図は１７本発明に係るパックラッシュ補正を説明す
るための多関節型ロボットの機構図、第３図は当該バラ
クラ・Ｉシュ不安定領域設定とアラームを説明するフロ
ーチャートである。FIG. 2 is a mechanical diagram of an articulated robot for explaining the packlash correction according to the present invention, and FIG. 3 is a flowchart for explaining the setting of the unstable region of the baracura and I-shut and an alarm.

これらの図を用いて、当該パー！クラッシェ不安定領域
設定とそのアラームについて説明する。Use these diagrams to determine the par! The crush unstable region setting and its alarm will be explained.

（ａｌ　　まず、関節型ロボットの先端の座標（Ｘｏ　
。(al First, the coordinates of the tip of the articulated robot (Xo
.

Ｙｏ　、　Ｚｏ　）から各関節角度の計算を行なう。即
ち。Each joint angle is calculated from Yo, Zo). That is.

座標（Ｘ）、ＹＯ，ＺＯ）　カらｅ　、　Ａｔ　、　Ａ
ｕ　ｆ　求メ；ｂ。Coordinates (X), YO, ZO) From e, At, A
u f request; b.

ここで、Ｒ−６（ｏ”＋Ｙｏ”　　　　　　・・・・・
・・・・（１）Ｍ　＝　Ｒ”＋　Ｚｏ”　　　　　　　
　−（２）Ａ＝Ｍ−Ｌｗ”＋Ｌ−・・・・・・・・・（
３）Ｂ＝Ｍ＋Ｌｖ”−Ｌｕ２　　　　　・・・・・・・
・・（４）Ｃ＝　　４Ｌｖ”Ｌｔ＋”　−（Ｍ−Ｌｖ”
−Ｌｕ”）”−（５）とすると、ｅ、Ｗ、Ｕのそれぞれ
の角度はθ＝　ｊａｎ−１（Ｙｏ／Ｘｏ　）　　　　＝
−（６）Ｒ−Ｂ　−Ｚｏ−Ｃ Ｗ　＝　ｔａｎ”　　　　　　　　　−−・−・−・（
７）ｚＯ・Ｂ　＋　Ｒ−Ｃ となシ、上記（ｆｌ）、　（７）　、　（８１式に上記
（１）乃至（５）を代入するとθ、Ｗ、Ｕのそれぞれの
角度を求めることができる。Here, R-6(o"+Yo"...
...(1) M = R"+ Zo"
−(2) A=M−Lw”+L−・・・・・・・・・(
3) B=M+Lv"-Lu2...
...(4) C= 4Lv"Lt+"-(M-Lv"
-Lu”)”-(5), each angle of e, W, and U is θ=jan-1(Yo/Xo)=
−(6) R−B −Zo−C W = tan” −−・−・−・(
7) zO・B + R−C, the above (fl), (7), (Substituting the above (1) to (5) into equation 81, each angle of θ, W, and U can be found. can.

（ｂ）　　次に、腕が移動後の各関節角度の計算を行な
う。第２図に示されるように腕の先端装置がＸｌ。(b) Next, calculate each joint angle after the arm moves. As shown in FIG. 2, the end device of the arm is Xl.

Ｙｌ、、　Ｚｌに移動したとすると、前記した式（１）
　、　（２）　。If we move to Yl,, Zl, the above equation (1)
, (2).

（６）　、　（７）　、　（８１にＸｌ、　Ｙ工、”ｌ
ｓｔそれぞれ代入することによシ、腕の移動後の各関節
角度の計算を行なう。(6) , (7) , (Xl in 81, Y engineering, "l
By substituting each of st, the angle of each joint after the arm moves is calculated.

（Ｃ１次に、Ｗ軸の中立位置（Ｗ＝０°）の前後にバラ
クララン−不安定領域ｌを設ける。ここでバ・ツクラッ
シュ不安定領域というのは、Ｗ軸の中立位置の近傍では
腕が不安定な状態になシ、その雰囲気の状態によってバ
ックラッシュの状態が変る。(C1 Next, a balaclaran-unstable region l is created before and after the neutral position of the W-axis (W=0°).Here, the b-crash unstable region is defined as The arm is in an unstable state, and the state of the backlash changes depending on the state of the atmosphere.

つまシ、軸承部の摩擦によって水平方向における方向反
転と同様のバックラッシュの状態となったり、軸承部の
摩擦が弱いと、急に前方におる角度傾斜したシして、バ
ラ）ラッシーが一定の状態になり得ない場合が多い。従
って、このような状態を考慮するとこめバックラッシュ
不安定領域はそれとして領域を設定し、該領域にロボッ
トの腕が到達したときには、これをアラームするように
する。If the friction between the tab and the shaft bearing causes a backlash similar to a horizontal direction reversal, or if the friction of the shaft bearing is weak, the front end will suddenly tilt forward, causing the lash to remain constant. In many cases, this is not possible. Therefore, in consideration of such a situation, an area is set as the unstable backlash area, and an alarm is generated when the robot's arm reaches the area.

特に、ロボットの教示操作を行なう場合に、正確さを必
要とする場合には、教示点としては、これらのバックラ
ッシュ不安定領域はさけるようにする“。In particular, if accuracy is required when teaching a robot, these unstable backlash regions should be avoided as teaching points.

ここでは、計算を簡略にするためにβ軸は常に真下に向
けておシ、Ｕ軸について４常に前側に負荷がかかってい
るものとし、パ・ツクラッシュは無視できるものとして
いる。Here, in order to simplify the calculations, it is assumed that the β-axis is always pointing straight down, the load is always applied to the front side of the U-axis, and it is assumed that the car crash can be ignored.

次に、前記したバックラッシュ補正を遂行する数値制御
システムについて第１図を参照して説明する。Next, a numerical control system for performing the above-mentioned backlash correction will be explained with reference to FIG.

まず、Ｗ軸に関するバックラッシュ不安定領域を設定す
るには、メモ１７３２ＫＷ軸の゛中立位置（Ｗ＝０°）
情報とその前後ｌ！１を記憶しておき、サーボ回路５８
から得られるＷ軸及び腕の先端位置情報をバックラッシ
ュ不安定領域設定回路４５に入力して％Ｗ軸及び腕の先
端位置情報がバックラッシュ不安定領域ｌへ到達すると
、これ＝ｉ　ＣＲＴ表示装［３５の画面にアラームする
。画面でなくて警報器で報知するようにしてもよい。淘
、ロボット腕のθ軸の移動方向が変る場合にはサーボ回
ルスを与える。First, to set the backlash unstable region regarding the W axis, set
Information and before and after! 1, and servo circuit 58
The W axis and arm tip position information obtained from % are input to the backlash unstable region setting circuit 45, and when the W axis and arm tip position information reach the backlash unstable region l, this = i CRT display device. [Alarm appears on screen 35.] An alarm may be used instead of the screen to notify you. If the moving direction of the θ-axis of the robot arm changes, give a servo rotation lass.

このように、ロボットの腕がＷ軸の中立位置を通過する
ときは不安定でｓｂ、正確なバックラッシュ補正は期待
しがたい点に留意して、この不安定な領域はそれとして
オゴレータに認識させ、その情報に従って適切な措置を
とれるようにする。In this way, when the robot's arm passes through the neutral position of the W axis, it is unstable sb, and keeping in mind that accurate backlash correction is difficult to expect, this unstable region is recognized by the ogorator as such. and enable appropriate actions to be taken based on that information.

また、この５実施例では多関節ロボットについて説明し
たが、単一の関節を有するロボットにも適用できる。Furthermore, although the fifth embodiment describes a multi-joint robot, the present invention can also be applied to a robot having a single joint.

同１本発明を実施例によって説明したが、本発明はこの
実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨に従い
％種々の変形が可能でｓｂ、これらｔ本発明の範囲から
排除するものではない。Although the present invention has been described with reference to Examples, the present invention is not limited to these Examples, and various modifications can be made in accordance with the spirit of the present invention, and these are excluded from the scope of the present invention. isn't it.

（発明の効果） 関節型ロボットの腕がＷ軸の中立位置を通過する時には
不安定な状態でのバックラッシュが発生するので、この
不安定な領域はそれなりの領域として設定する。そして
、ロボットの腕が到来して重力の方向が反転する領域は
アラームを発生させるようにしているから、オペレータ
はこの不安定な領域を認識することができ、この情報に
基づいて適切に如応することができる。特に、ロボット
の教示を行なう場合に、正確な教示を行なう必要がある
時には、不安、定なこの領域を避けて教示を行なうよう
にすることにより、適切なロボットの教示データを得る
こと、ができる。(Effects of the Invention) When the arm of the articulated robot passes through the neutral position of the W axis, backlash occurs in an unstable state, so this unstable region is set as a certain region. An alarm is generated in areas where the direction of gravity is reversed when the robot's arm arrives, so the operator can recognize this unstable area and respond appropriately based on this information. can do. In particular, when teaching a robot, when accurate teaching is required, it is possible to obtain appropriate robot teaching data by avoiding this unstable and unstable area. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図はパックラッシュ不安定領域設定とアラーム手段
を含む数値制御システムの一実施例ブロック図、第２図
は該不安定領域設定を説明するための多関節屋ロボット
の機構図、第６図は本発明に係るフローチャート、第４
図は多関節型ロボットの斜視図、第５図は多関節型ロボ
ットの機構図である。 Ｘ・・・Ｘ軸、Ｙ・・・Ｙ軸、Ｚ・・・Ｚ軸、Ｗ・・・
Ｗ軸、Ｕ・・・Ｕ軸、θ・・・θ軸、３０・・・処理装
置、３８・・・サーボ回路、５９・・・関節製ロボット
、４４・・・パックラッシュ補正ボート％４５・・・バ
ックラツシ４不安定領域設定回路。Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of a numerical control system including pack rush unstable region setting and alarm means, Fig. 2 is a mechanical diagram of an articulated robot to explain the unstable region setting, and Fig. 6 is a flowchart according to the present invention, No. 4
The figure is a perspective view of the articulated robot, and FIG. 5 is a mechanical diagram of the articulated robot. X...X axis, Y...Y axis, Z...Z axis, W...
W axis, U...U axis, θ...θ axis, 30...Processing device, 38...Servo circuit, 59...Joint robot, 44...Packlash correction boat%45. ... Backlash 4 unstable region setting circuit.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] （１）関節型ロボットのバックラッシュ補正方式におい
て、関節型ロボットの腕の先端位置情報から関節の角度
を求め、該関節の角度に基づいて前記腕の移動後の関節
の角度を求め、Ｗ軸が中立位置を通過した場合には前記
腕の移動後の該ロボットの先端位置情報を求め、該先端
位置情報がＷ軸の中立位置を通過する前後にバックラッ
シュ不安定領域を設定し、該領域内においてはアラーム
を発生させることを特徴とするバックラッシュ補正方式
。(1) In the backlash correction method for an articulated robot, the joint angle is determined from the tip position information of the arm of the articulated robot, the joint angle after the arm is moved is determined based on the joint angle, and the W-axis passes through the neutral position, obtain the tip position information of the robot after the arm has moved, set a backlash unstable region before and after the tip position information passes the neutral position of the W axis, and The backlash correction method is characterized by generating an alarm. （２）関節型ロボットのθ軸の移動方向が変化した場合
にはθ軸のバックラッシュを補正することを特徴とする
特許請求の範囲第（１）項記載のバックラッシュ補正方
式。(2) The backlash correction method according to claim (1), wherein the backlash of the θ-axis is corrected when the moving direction of the θ-axis of the articulated robot changes. （３）関節型ロボットの関節は複数であることを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項及び第（２）項記載のバ
ックラッシュ補正方式。(3) The backlash correction method according to claims (1) and (2), wherein the articulated robot has a plurality of joints.
JP13357084A 1984-06-28 1984-06-28 Compensating method of backlash Pending JPS6111812A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6320505A (en) * 1986-07-14 1988-01-28 Sugiyama Denki Seisakusho:Kk Controller for rotational position detection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6320505A (en) * 1986-07-14 1988-01-28 Sugiyama Denki Seisakusho:Kk Controller for rotational position detection

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