KR102276050B1 - 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템 - Google Patents

수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템 Download PDF

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Abstract

제어점 추출부(1d)는, 제 5 회동축(C5)의 관절 부분(V)의 중심을 제어점(A)으로 하면, 학습 포인트(T1) 일 때의 제어점(A)의 위치(P1)와 학습 포인트(T2) 일 때의 제어점(A)의 위치(P2)를 추출한다. 직선 경로 연산부(1e)는, 위치(P1) 및 위치(P2)를 통과하는 직선 경로(L)를 연산한다. 암 동작 연산부(1f)는, 제어점(A)이 위치(P1)에서 위치(P2)에 도달하기까지 직선 경로(L) 상을 움직이는 것과 같은 암(3)의 동작을 연산하여 학습 데이터(D1)를 작성한다.

Description

수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템
본 발명은, 축 개수가 6개인 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템에 관한 것이다.
종래부터, 자동차 등을 생산하는 공장에서는, 인간을 대신하여 다수의 수직 다관절 로봇이 작업을 수행하고 있다. 그리고, 이들 수직 다관절 로봇은, 미리 작성해 둔 학습 데이터를 기반으로 하여 동작을 재생하도록 되어 있다. 이러한 학습 데이터는, 예를 들면, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 근년에는, 우선 온라인 작업에 있어 워크스테이션이나 PC를 이용하여 3D 표시된 데이터 상의 로봇으로 그 자세를 검토하면서 작성한 뒤, 작성한 학습 데이터를 생산 공장에 설치한 로봇의 제어부에 입력하여 사용하도록 되어 있다.
일본특허공개 2000-20120호 공보
그런데, 위에서 말한 것과 같은 학습 데이터를 온라인 작업으로 작성할 때, 로봇의 암 선단 부분에 장착된 툴의 3차원 공간의 각 작업 위치를 학습 포인트로서 기억시키는 것, 및, 각 학습 포인트 간에 있어서 툴이나 암이 워크나 타설비 등에 간섭하지 않는 것을 우선하여 작성하는 한편, 각 학습 포인트 간의 암의 미세한 자세에 대해서는 고려하지 않고 작성하는 것이 일반적이다. 그렇게 되면, 각 학습 포인트 간에 있어 암의 불필요한 동작이 많은 상태로 학습 데이터가 작성되어 버리고, 생산 공장에 설치한 로봇의 제어부에 학습 데이터를 입력하여 로봇을 동작시키면, 학습 포인트 간의 암의 불필요한 동작 때문에 원하는 싸이클 타임 내에 로봇의 동작이 끝나지 않게 되는 경우가 있다. 그 경우, 작업자가 생산 현장에서 실제로 로봇의 동작을 눈으로 보고 확인하여, 또한, 시행착오를 반복하면서 암의 불필요한 동작을 수동 조작으로 수정하여, 로봇의 동작을 원하는 싸이클 타임 내에 들어오도록 할 필요가 있기 때문에 비효율적인 문제가 있었다.
본 발명은, 위와 같은 점을 검토하여 된 것으로서, 그 목적으로 하는 점은, 생산 현장에서 작업자에 의한 로봇 동작의 수정 작업이 줄어 들어, 작업 효율을 높일 수 있는 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 수직 다관절 로봇에 있어서 암의 베이스 측의 각 관절 부분의 동작보다도 암의 선단 측의 각 관절 부분의 동작 쪽이 빠른 것을 이용하여 학습 데이터를 작성하도록 아이디어를 낸 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 제 1 ~ 제 6 회동축이 설치 플로어 측으로부터 순서대로 설치된 다관절 암을 가지며, 해당 암의 선단 부분에 장착된 툴의 소정 위치가 복수개의 학습 포인트를 순서대로 이동하도록 만들어진 학습 데이터를 기반으로 하여 동작 가능한 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템을 대상으로 하고, 다음과 같은 해결수단을 마련하였다.
즉, 제 1 발명에서는, 상기 암의 제 4, 제 5 및 제 6 회동축 중에서 1개의 관절 부분(V)의 중심을 제어점(A)으로 함과 동시에 소정의 2개의 학습 포인트를 T1, T2로 할 때, 학습 포인트(T1) 일 때의 상기 제어점(A)의 위치(P1)와, 학습 포인트(T2) 일 때의 상기 제어점(A)의 위치(P2)를 각각 추출하는 제어점 추출부와, 상기 위치(P1) 및 상기 위치(P2)를 통과하는 직선 경로(L)를 연산하는 직선 경로 연산부와, 상기 툴의 소정 위치가 상기 학습 포인트(T1)로부터 상기 학습 포인트(T2)까지 이동하는 학습 데이터를 작성할 때, 상기 위치(P1)와 상기 위치(P2)가 일치하도록 하는 암 동작를 연산하여 학습 데이터를 작성할지, 혹은, 상기 제어점(A)이 상기 위치(P1)로부터 상기 위치(P2)에 도달하기까지 상기 직선 경로(L) 상, 혹은, 상기 직선 경로(L)에 접근한 위치를 따라서 움직이는 듯한 암 동작를 연산하여 학습 데이터를 작성하는 암 동작 연산부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
제 2 발명에서는, 제 1 발명에 있어서, 상기 암의 제 1, 제 2 및 제 3 회동축 중 1개의 관절 부분(W)에는, 그 회동을 각속도(ω1)로 동작시키는 암 베이스측 모터가 장착되고, 상기 암의 제 4, 제 5 및 제 6 회동축 중 1개의 관절 부분(V)에는, 그 회동을 상기 각속도(ω1)의 X 배인 각속도(ω2)로 동작시키는 암 선단측 모터가 장착되고, 상기 암 동작 연산부는, 상기 제어점(A)이 상기 위치(P1)로부터 상기 위치(P2)에 도달할 때의 암 동작를 연산할 때, 상기 관절 부분(W)의 동작 각도(θ1)가 상기 관절 부분(V)의 동작 각도(θ2)의 1/X 배가 되도록 암 동작를 연산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
제 1 발명에서는, 학습 데이터에 기반한 로봇의 동작에 의해 툴이 각 학습 포인트 간을 이동할 때, 제어점(A)의 위치가 움직이지 않는 경우에는, 암 선단 측의 각 관절 부분만이 회동하고, 제어점(A)이 직선으로 움직이는 경우에는, 그 제어점(A)의 직선적인 움직임을 유지시키기 위하여 암 베이스 측의 각 관절 부분과 비교하여 암 선단 측의 각 관절 부분의 회동 각도가 전체적으로 커지게 된다. 따라서, 암의 각 관절 부분을 회동시키는 각 모터 중에서 각속도가 빠른 모터의 동작 시간이 길어지게 되는 것에 의해 암 전체의 동작 시간이 짧아지고, 각 학습 포인트 간의 암의 동작에 불필요한 동작이 줄어들기 때문에, 작업자가 생산 현장에서 실제로 로봇의 동작을 눈으로 보고 확인하고, 또한, 시행착오를 반복하면서 암의 불필요한 동작을 수동 조작으로 수정하는 작업이 줄어들게 되어 작업 효율을 높일 수가 있다.
제 2 발명에서는, 학습 데이터에 기반한 로봇의 동작에 의해 툴이 각 학습 포인트 간을 이동할 때, 암에 있어서 각속도가 빠른 관절 부분(V)이 동작에 소비하는 시간과 암에 있어 각속도가 늦은 관절 부분(W)가 동작에 소비하는 시간이 평균화된다. 따라서, 관절 부분(V)의 동작 시간과 관절 부분(W)의 동작 시간이 거의 동등하게 되어 관절 부분(V, W)이 동작하지 않고 노는 시간이 줄어들기 때문에, 암이 보다 효율적인 동작을 수행하게 되고, 툴이 각 학습 포인트 간을 이동할 때의 암 전체의 동작 시간을 더욱더 단축시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1에 관련한 학습 데이터 작성 시스템 및 해당 시스템으로 작성한 학습 데이터를 기반으로 하여 동작을 재생시키는 수직 다관절 로봇의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태 1에 관련한 학습 데이터 작성 시스템을 이용하여 작성하는 학습 데이터에 있어서, 워크의 용접 위치 및 로봇의 주된 자세를 나타내는 도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태 1에 관련한 학습 데이터 작성 시스템을 이용하여 학습 데이터를 작성할 때의 플로차트를 나타내는 도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태 1에 관련한 학습 데이터 작성 시스템을 이용하여 작성한 학습 데이터를 기반으로 하여 움직이는 로봇을 간이적으로 나타낸 도이다.
도 5는 도 4에 있어서 용접 건이 화살표(R1)와 같이 이동한 때의 암의 제 1 ~ 제 6 회동축 중심 둘레에 있어서 각 회동 각도와 그 각 회동에 소요된 시간을 나타낸다.
도 6은 도 4에 있어서 용접 건이 화살표(R2)와 같이 이동한 때의 암의 제 1 ~ 제 6 회동축 중심 둘레에 있어서 각 회동 각도와 그 각 회동에 소요된 시간을 나타낸다.
도 7은 종래 방법으로 작성한 학습 데이터에 있어서 로봇의 동작을 간이적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 있어서 용접 건이 화살표(S1)와 같이 이동한 때의 암의 제 1 ~ 제 6 회동축 중심 둘레에 있어서 각 회동 각도와 그 각 회동에 소요된 시간을 나타낸다.
도 9는 도 7에 있어서 용접 건이 화살표(S2)와 같이 이동한 때의 암의 제 1 ~ 제 6 회동축 중심 둘레에 있어서 각 회동 각도와 그 각 회동에 소요된 시간을 나타낸다.
도 10은 본 발명의 실시형태 2에 관련한 학습 데이터 작성 시스템을 이용하여 작성한 학습 데이터에 있어서 로봇의 동작을 간략히 나타낸 도이며, 암의 제 5 회동축의 관절 부분의 중심이 이동하지 않고 동작하고 있는 상태를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 실시형태 2에 관련한 학습 데이터 작성 시스템을 이용하여 학습 데이터를 작성할 때의 플로차트를 나타내는 도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 또, 이하의 바람직한 실시형태의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않는다.
《발명의 실시형태 1》
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련한 학습 데이터 작성 시스템(1)과 수직 다관절 로봇(2)을 나타낸다. 해당 로봇(2)은, 설치 플로어(F)에 설치된 암(3)과, 해당 암(3)에 접속된 제어반(4)을 구비하고, 암(3)의 선단 부분에는, 스폿 용접용의 용접 건(5)(툴)이 설치되어 있다.
암(3)은, 축 개수가 6개인 다관절의 암이며, 설치 플로어(F) 측으로부터 순서대로 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6)이 설치되어 있다. 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6)의 각 관절 부분에는, 해당 각 관절 부분을 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6) 둘레로 회전 작동시키는 제 1 ~ 제 6 구동 모터(3a~3f)가 장착되어 있다.
제 2 회동축(C2)의 관절 부분(W)에 설치되어 있는 제 2 구동 모터(3b)(암 베이스측 모터)는, 관절 부분(W)의 회동을 각속도(ω1)로 동작시키도록 구성되어 있다.
또한, 제 5 회동축(C5)의 관절 부분(V)에 설치되어 있는 제 5구동 모터(3e)(암 선단측 모터)는, 관절 부분(V)의 회동을 각속도(ω2)으로 동작시키도록 구성되고, 각속도(ω1)는 각속도(ω2) 의 X배로 되어 있다.
그리고, 로봇(2)은, 제어반(4)에 입력된 학습 데이터(D1)에 근거하여 동작을 수행하도록 되어 있다.
학습 데이터 작성 시스템(1)은, 상기 학습 데이터(D1)를 온라인 작업으로 작성하기 위한 것이며, 표시부(1a), 조작부(1b), 기억부(1c), 제어점 추출부(1d), 직선 경로 연산부(1e) 및 암 동작 연산부(1f)를 구비하고 있다. 또한, 도 1에서는, 학습 데이터 작성 시스템(1)의 설명에 필요한 최소한의 구성 요소만을 기재하고 있으며, 일반적인 구성 요소의 기재는 생략하고 있다.
표시부(1a)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 로봇(2)의 모델 데이터, 피용접물인 워크(6)의 모델 데이터 및 지그(7)의 모델 데이터 등을 표시 가능하도록 되어 있다. 또한, 표시부(1a)에 표시되는 로봇(2), 워크(6) 및 지그(7)의 모델 데이터의 도면 번호는, 로봇(2), 워크(6) 및 지그(7)와 같은 도면 번호를 부여한 것으로 한다.
조작부(1b)는, 표시부(1a)에 표시되는 로봇(2)의 모델 데이터를 조작 가능하게 되어 있어서, 작업자는, 예를 들면, 용접 건(5)이 용접을 수행하는 위치가 되는 복수개의 학습 포인트 Tn (n은 자연수)을 3차원 가상 공간에 있어서 조작부(1b)를 조작하면서 지정할 수 있도록 되어 있다.
기억부(1c)는, 로봇(2), 워크(6) 및 지그(7)의 모델 데이터를 기억함과 동시에, 용접 건(5)이 각 학습 포인트 Tn을 순서대로 이동하는 것과 같은 암(3)의 동작을 재현시키기 위한 학습 데이터(D1) 등을 기억하도록 되어 있다.
제어점 추출부(1d)는, 암(3)의 제 5 회동축(C5)의 관절 부분(V)의 중심을 제어점(A)으로 함과 동시에, 지그(7)의 모델 데이터에 고정된 워크(6)의 모델 데이터의 소정의 2개의 용접점을 학습 포인트(T1, T2)로 할 때, 학습 포인트(T1) 일 때의 상기 제어점(A)의 위치를 위치(P1)로 추출하고, 또한, 학습 포인트(T2) 일 때의 상기 제어점(A)의 위치를 위치(P2)로 추출하도록 되어 있다.
직선 경로 연산부(1e)는, 3차원 공간에 있어서 위치(P1) 및 위치(P2)를 통과하는 직선 경로(L)을 연산하도록 되어 있다(도 4 참조). 즉, 직선 경로(L)을 (x, y, z)로 함과 동시에, 위치(P1)를 (a1, b1, c1)로 하고, 또한, 위치(P2)를 (a2, b2, c2)로 하면, 직선 경로(L)는 이하의 식(1)에 의해 도출되도록 되어 있다.
L = (a1, b1, c1) + t(a2-a1, b2-b1, c2-c1) (1)
암 동작 연산부(1f)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)까지 이동하는 학습 데이터(D1)를 작성할 때, 제어점(A)이 위치(P1)로부터 위치(P2)에 도달하기까지 직선 경로(L) 상, 혹은, 직선 경로(L)에 접근한 위치를 따라서 움직이는 암(3)의 동작을 연산하여 학습 데이터(D1)를 작성하도록 되어 있다.
구체적으로는, 학습 포인트(T1)과 학습 포인트(T2) 간에 있어서, 제어점(A)이 직선 경로(L) 상, 혹은, 직선 경로(L)에 접근한 위치를 따라서 움직이는 동작을 실현하기 위하여 필요한 추가의 학습 포인트를 연산에 의해 구하도록 되어 있다.
그리고, 학습 데이터 작성 시스템(1)으로 작성된 학습 데이터(D1)는, 제어반(4)에 입력되어 로봇(2)의 재생 동작에 사용되도록 되어 있다.
다음으로, 학습 데이터 작성 시스템(1)을 이용하여 학습 데이터(D1)를 작성하는 방법에 대하여 자세히 설명한다.
또한, 작성하는 학습 데이터(D1)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 용접 건(5)이 원래 위치(B)의 상태로부터 학습 포인트(T1)까지 이동하여 용접을 수행한 후, 자세를 변경하면서 학습 포인트(T2)로 이동하여 용접을 실시하고, 그 후, 원래 위치(B)까지 돌아오는 로봇(2)의 일련의 동작으로 한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 우선, 스텝(S1)에 있어서, 표시부(1a)에 표시되는 로봇(2)의 모델 데이터를 조작부(1b)로 조작하여 3차원의 가상 공간의 학습 포인트(T1, T2)를 기억부(1c)에 기억시킨다.
다음, 스텝(S2)으로 진행하여, 제어점 추출부(1d)에 있어서 학습 포인트(T1) 일 때의 제어점(A)의 위치(P1)와 학습 포인트(T2) 일 때의 제어점(A)의 위치(P2)가 추출된다.
이어서, 스텝(S3)으로 진행하여, 직선 경로 연산부(1e)에 있어서 위치(P1) 및 위치(P2)를 통과하는 직선 경로(L)가 연산된다.
그 후, 스텝(S4)으로 진행하여, 암 동작 연산부(1f)에 있어서 제어점(A)이 위치(P1)로부터 위치(P2)에 도달하기까지 직선 경로(L) 상, 혹은, 직선 경로(L)에 접근한 위치를 따라서 움직이는 암(3)의 동작이 연산되어 학습 데이터(D1)가 작성된다.
그 후, 스텝(S5)에 있어서, 작업자는, 암(3)의 동작 시에 암(3) 이나 용접 건(5)이 워크(6)나 지그(7)에 간섭하는지 하지 않는지를 표시부(1a)로 확인하고, 간섭하는 경우에는, 암(3)의 동작 경로를 미세하게 조절하여 학습 데이터(D1)를 완성 시킨다.
다음으로, 학습 데이터 작성 시스템(1)으로 작성한 학습 데이터(D1)를 사용한 로봇(2)의 모델 데이터의 동작과 종래의 방법으로 작성한 학습 데이터를 사용한 로봇(2)의 모델 데이터의 동작을 비교 평가한 결과에 대하여 자세히 설명한다.
도 4는, 학습 데이터 작성 시스템(1)으로 작성한 학습 데이터(D1)를 사용한 로봇(2)의 모델 데이터의 동작을 간이적으로 나타낸 것이다. 로봇(2)의 일련의 동작 시에 있어서 제어점(A)의 이동 도중의 위치를 복수개 플롯하고 있으며, 제어점(A)이 직선 경로(L)를 따라서 이동하고 있는 것을 알 수 있다.
도 5는, 도 4에 있어서 로봇(2)의 모델 데이터가 화살표(R1)와 같이 이동한 때의 암(3)의 각 관절 부분의 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6) 둘레의 회동 동작에 각각 소요되는 시간을 나타낸 것이며, 화살표(R1)의 동작이 끝날 때까지 0.18 초의 시간이 소요된 것을 알 수 있다.
또, 도 6은, 도 4에 있어서 로봇(2)의 모델 데이터가 화살표(R2)와 같이 이동한 때의 암(3)의 각 관절 부분의 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6) 둘레의 회동 동작에 각각 소요된 시간을 나타낸 것이며, 화살표(R2)의 동작이 끝날 때까지 0.28 초의 시간이 소요된 것을 알 수 있다.
따라서, 학습 데이터 작성 시스템(1)으로 작성한 학습 데이터(D1)의 경우, 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)에 도달하기까지의 로봇(2)의 모델 데이터의 동작 시간이 0.46 초인 것을 알 수 있다.
한편, 도 7은, 종래의 방법으로 작성한 학습 데이터를 사용한 로봇(2)의 모델 데이터의 동작을 간이적으로 나타낸 것이다. 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)까지 이동하는 사이에, 용접 건(5)이 워크(6)나 지그(7)에 간섭하지 않도록 용접 건(5)을 워크(6)나 지그(7)로부터 일시적으로 후퇴시키는 것과 같은 로봇(2)의 동작으로 되어 있다. 그리고, 로봇(2)의 일련의 동작 시에 있어서 제어점(A)의 이동 도중의 위치를 복수개 플롯하고 있으며, 제어점(A)이 직선상으로 이동하고 있지 않은 것을 알 수 있다.
도 8은, 도 7에 있어서 로봇(2)의 모델 데이터가 화살표(S1)와 같이 이동한 때의 암(3)의 각 관절 부분의 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6) 둘레의 회동 동작에 각각 소요된 시간을 나타낸 것이며, 화살표(S1)의 동작이 끝날 때까지 0.16 초의 시간이 소요된 것을 알 수 있다.
또한, 도 8은, 도 7에 있어서 로봇(2)의 모델 데이터가 화살표(S2)와 같이 이동한 때의 암(3)의 각 관절 부분의 제 1 ~ 제 6 회동축(C1 ~C6) 둘레의 회동 동작에 각각 소요된 시간을 나타낸 것이며, 화살표(S2)의 동작이 끝날 때까지 0.55 초의 시간이 소요된 것을 알 수 있다.
따라서, 종래의 방법으로 작성한 학습 데이터의 경우, 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)에 도달하기까지의 로봇(2)의 모델 데이터의 동작 시간이 0.71 초인 것을 알 수 있고, 본 발명의 학습 데이터 작성 시스템(1)으로 학습 데이터(D1)를 작성하는 것에 의해 로봇(2)의 불필요한 동작이 적어지는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 1에 의하면, 학습 데이터(D1)에 기반한 로봇(2)의 동작에 의해 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)와 학습 포인트(T2) 간을 이동할 때, 제어점(A)의 직선적인 움직임을 유지시키기 위하여 암(3)의 베이스 측에 위치하는 각 관절 부분과 비교하여, 암(3)의 선단 측에 위치하는 각 관절 부분의 회동 각도가 전체적으로 커지게 된다. 따라서, 암(3)의 각 관절 부분을 회동시키는 제 1 ~ 제 6구동 모터(3a~3f) 중에서 각속도가 빠른 구동 모터의 동작 시간이 늘어나게 되므로 암(3) 전체의 동작 시간이 짧게 되고, 학습 포인트(T1)와 학습 포인트(T2) 간의 암(3)의 동작에 불필요한 동작이 줄어들기 때문에, 작업자가 생산 현장에서 실제로 로봇(2)의 동작을 눈으로 보고 확인하고, 또한, 시행착오를 반복하면서 암(3)의 불필요한 동작을 수동 조작으로 수정하는 작업이 줄어들게 되어 작업 효율을 높일 수 있다.
또한, 암 동작 연산부(1f)는, 제어점(A)이 위치(P1)로부터 위치(P2)에 도달하는 사이의 암(3)의 동작을 연산할 때, 관절 부분(W)의 동작 각도(θ1)가 관절 부분(V)의 동작 각도(θ2)의 1/X 배가 되도록 암(3)의 동작을 연산하도록 구성되어 있어도 좋다.
구체적으로는, 본 발명의 실시형태 1의 경우, 제 5 회동축(C5)의 관절 부분(V)의 각속도(ω2)는, 제 2 회동축(C2)의 관절 부분(W)의 각속도(ω1)에 비교하여 1.6배로 동작하기 때문에, 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)에 도달하는 사이에 있어서, 관절 부분(V)의 동작 각도(θ2)가 관절 부분(W)의 동작 각도(θ1)의 1.6배로 되도록 암(3)의 동작을 연산하면 좋다. 그렇게 하면, 암(3)에 있어 각속도가 빠른 관절 부분(V)이 동작에 소비하는 시간과 암(3)에 있어 각속도가 늦은 관절 부분(W)가 동작에 소비하는 시간이 평균화되기 때문에, 관절 부분(V)의 동작 시간과 관절 부분(W)의 동작 시간이 거의 동등하게 되어 관절 부분(V, W)이 동작하지 않고 놀고 있는 시간이 줄어들게 된다. 따라서, 암(3)이 더욱 효율적인 동작을 수행하도록 되어, 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)과 학습 포인트(T2) 간을 이동할 때의 암(3)의 전체 동작 시간을 더욱 단축시킬 수 있다.
《발명의 실시형태 2》
도 10은, 본 발명의 실시형태 2에 관련한 학습 데이터 작성 시스템(1)을 이용하여 작성한 학습 데이터(D1)를 기반으로 움직이는 로봇(2)의 모델 데이터를 간이적으로 나타낸 것이다. 본 실시형태 2에서는, 워크(6)의 모델 데이터에 대한 학습 포인트(T1, T2)의 위치, 암 동작 연산부(1f)의 처리, 및, 플로차트의 일부 스텝이 실시형태 1과 다를 뿐으로 그 외는 실시형태 1과 동일하기 때문에, 이하, 실시형태 1과 다른 부분만을 설명한다.
또한, 실시형태 2로 작성하는 학습 데이터(D1)는, 도 10의 지면 상에 있어서 좌우 대칭으로 된 워크(6)의 일단 측으로부터 타단 측으로 향하여 용접 건(5)의 자세를 변경하면서 복수의 용접 위치에서 용접을 수행하는 로봇(2)의 일련의 동작으로 한다.
실시형태 2의 암 동작 연산부(1f)는, 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)까지 이동하는 학습 데이터(D1)를 작성할 때, 위치(P1)와 위치(P2)가 일치하도록 하는 암(3)의 동작을 연산하도록 되어 있다.
구체적으로는, 위치(P1)와 위치(P2)가 일치하는 것과 같은 3차원 공간의 위치와, 학습 포인트(T1)와 학습 포인트(T2) 간에 있어서 제어점(A)이 이동하지 않는 암(3)의 동작을 실현하기 위해 필요한 추가의 학습 포인트(용접 위치)를 연산에 의해 구하도록 되어 있다.
다음으로, 본 발명의 실시형태 2에 관련한 학습 데이터 작성 시스템(1)을 이용하여 학습 데이터(D1)를 작성하는 방법에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 스텝(S2)까지는, 실시형태 1과 동일하기 때문에, 스텝(S3) 이후만을 설명한다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 실시형태 2의 스텝(S3)에서는, 암 동작 연산부(1f)에 있어서 제어점(A)의 위치(P1)와 위치(P2)가 일치하도록 하는 암(3)의 동작이 연산되고 학습 데이터(D1)가 작성되도록 되어 있다.
다음, 스텝(S4)으로 진행하고, 도출된 암(3)의 동작 중에 있어 다른 3개의 자세를 추출하고, 그 3개 자세의 위치를 용접 건(5)이 용접을 하는 학습 포인트(T3~T5)으로서 기억부(1c)에 기억시켜서 학습 데이터(D1)를 완성시킨다.
이상과 같이, 본 발명의 실시형태 2에 의하면, 학습 데이터(D1)에 근거한 로봇(2)의 동작에 의하여 용접 건(5)이 학습 포인트(T1)로부터 학습 포인트(T2)까지 이동할 때, 제어점(A)의 위치가 움직이지 않기 때문에, 암(3)의 선단 측의 각 관절 부분만이 회동한다. 따라서, 실시형태 1과 마찬가지로, 암(3)의 각 관절 부분을 회동시키는 제 1 ~ 제 6구동 모터(3a~3f) 중 각속도가 빠른 구동 모터의 동작 시간이 길게 되는 것에 의하여 암(3) 전체의 동작 시간이 짧게 되고, 학습 포인트(T1)와 학습 포인트(T2) 간의 암(3)의 동작에 불필요한 동작이 줄어들기 때문에, 작업자가 생산 현장에서 실제로 로봇(2)의 동작을 눈으로 보고 확인하고, 또한, 시행착오를 반복하면서 암(3)의 불필요한 동작을 수동 조작으로 수정하는 작업이 줄어들게 되어 작업 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 실시형태 1, 2의 학습 데이터 작성 시스템(1)은, 암(3)의 선단 부분에 용접 건(5)이 장착된 로봇(2)의 동작의 학습 데이터를 작성하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 암의 선단 부분에 머티리얼 핸들링 등이 설치된 로봇(2)의 동작의 학습 데이터를 작성하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 실시형태 1, 2에서는, 작업점(A)을 제 5 회동축(C5)의 관절 부분의 중심에 설정하고 있지만, 제 4회동축 (C4)의 관절 부분의 중심에 설정하여도 좋으며, 제 6 회동축(C6)의 관절 부분의 중심에 설정하여도 좋다.
또한, 본 발명의 실시형태 1, 2에서는, 관절 부분(V)의 각속도(ω2)의 1/X 배의 각속도(ω1)인 관절 부분(W)을 제 2 회동축(C2)의 관절 부분으로 하고 있지만, 제 1회동축(C1)의 관절 부분이나 第 3 회동축(C3)의 관절 부분을 관절 부분(W)으로 하여도 좋다.
본 발명은, 축 개수가 6개인 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템에 적합하다.
1 학습 데이터 작성 시스템
1d 제어점 추출부
1e 직선 경로 연산부
1f 암 동작 연산부
2 수직 다관절 로봇
3 암
3b 제 2 구동 모터(암 베이스측 모터)
3e 제 5구동 모터(암 선단측 모터)
5 용접 건(툴)
C2 제 2 회동축
C5 제 5 회동축
T1, T2 학습 포인트
L 직선 경로
V, W 관절 부분

Claims (2)

  1. 제 1 ~ 제 6 회동축이 설치 플로어 측으로부터 순서대로 설치된 다관절 암을 가지며, 해당 암의 선단 부분에 장착된 툴의 소정 위치가 복수의 학습 포인트를 순서대로 이동하도록 만들어진 학습 데이터를 기반으로 동작 가능한 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템으로서,
    상기 암에 있어 제 4, 제 5 및 제 6 회동축 중 1개의 관절 부분(V)의 중심을 제어점(A)으로 함과 동시에 소정의 2개의 학습 포인트를 T1, T2로 할 때, 학습 포인트(T1) 일 때의 상기 제어점(A)의 위치(P1)와, 학습 포인트(T2) 일 때의 상기 제어점(A)의 위치(P2)를 각각 추출하는 제어점 추출부와,
    상기 위치(P1) 및 상기 위치(P2)를 통과하는 직선 경로(L)를 연산하는 직선 경로 연산부와,
    상기 툴의 소정 위치가 상기 학습 포인트(T1)로부터 상기 학습 포인트(T2)까지 이동하는 학습 데이터를 작성할 때, 상기 위치(P1)와 상기 위치(P2)가 일치하도록 하는 암 동작를 연산하여 학습 데이터를 작성하거나, 혹은, 상기 제어점(A)이 상기 위치(P1)로부터 상기 위치(P2)에 도달하기까지 상기 직선 경로(L) 상인지, 또는, 상기 직선 경로(L)에 접근한 위치를 따라서 움직이도록 암 동작를 연산하여 학습 데이터를 작성하는 암 동작 연산부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템.
  2. 제 1 항에 기재된 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템에 있어서,
    상기 암에 있어 제 1, 제 2 및 제 3 회동축 중 1개의 관절 부분(W)에는, 그 회동 동작을 각속도(ω1)로 동작시키는 암 베이스측 모터가 설치되어 있고,
    상기 암에 있어 제 4, 제 5 및 제 6 회동축 중 1개의 관절 부분(V)에는, 그 회동 동작을 상기 각속도(ω1)의 X 배인 각속도(ω2)로 동작시키는 암 선단측 모터가 설치되어 있고,
    상기 암 동작 연산부는, 상기 제어점(A)이 상기 위치(P1)로부터 상기 위치(P2)에 도달할 때의 암 동작를 연산할 때, 상기 관절 부분(W)의 동작 각도(θ1)가 상기 관절 부분(V)의 동작 각도(θ2)의 1/X 배가 되도록 암 동작를 연산하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 수직 다관절 로봇의 학습 데이터 작성 시스템.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114129263B (zh) * 2021-11-29 2023-07-25 武汉联影智融医疗科技有限公司 手术机器人路径规划方法、系统、设备及存储介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005125475A (ja) 2003-10-24 2005-05-19 Sunao Kitamura 一回の成功試行で最良経路を学習するアーキテクチャ

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260940A (en) * 1975-10-28 1981-04-07 Unimation, Inc. Programmable automatic assembly system
US4260941A (en) * 1975-10-28 1981-04-07 Unimation, Inc. Programmable automatic assembly system
DE3277087D1 (en) * 1981-09-24 1987-10-01 Hitachi Ltd Control system for robot hand
JPS60193016A (ja) * 1984-03-14 1985-10-01 Toyota Motor Corp ロボツト装置
US4685067A (en) * 1986-02-20 1987-08-04 Cincinnati Milacron Inc. Control system for program controlled manipulator having multiple triggered functions between programmed points
DE69216167T2 (de) * 1991-07-06 1997-07-10 Daihen Corp Gerät zur Steuerung eines Industrieroboters zur Durchführung koordinierter Arbeitsvorgänge unter Verwendung eines Playbackteachingverfahrens und dies-bezügliches Verfahren
JPH1011127A (ja) * 1996-06-26 1998-01-16 Daihen Corp アーク溶接用ロボットのオフライン教示方法
JP4085208B2 (ja) * 1997-07-24 2008-05-14 株式会社安川電機 ロボットの制御方法
JP2000020120A (ja) * 1998-07-03 2000-01-21 Komatsu Ltd ロボットのティーチングシステム
JP3715537B2 (ja) * 2001-02-19 2005-11-09 本田技研工業株式会社 多関節ロボットの干渉回避方法およびプログラム
JP4735795B2 (ja) * 2003-12-26 2011-07-27 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 冗長マニピュレータの制御方法
JP2006048244A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Fanuc Ltd 加工プログラム作成装置
JP4736607B2 (ja) * 2005-08-05 2011-07-27 株式会社デンソーウェーブ ロボット制御装置
JP3971773B2 (ja) * 2005-10-12 2007-09-05 ファナック株式会社 ロボットのオフライン教示装置
JP4544145B2 (ja) * 2005-11-24 2010-09-15 株式会社デンソーウェーブ ロボットの干渉回避方法およびロボット
JP4174517B2 (ja) * 2006-03-13 2008-11-05 ファナック株式会社 教示位置修正装置および教示位置修正方法
JP4508252B2 (ja) * 2008-03-12 2010-07-21 株式会社デンソーウェーブ ロボット教示装置
JP2010274396A (ja) * 2009-06-01 2010-12-09 Kawasaki Heavy Ind Ltd 自動作業システムにおける位置ズレ補正方法及び位置ズレ補正プログラム
US8340820B2 (en) * 2010-02-26 2012-12-25 Agilent Technologies, Inc. Robot arm and method of controlling robot arm to avoid collisions
JP5715809B2 (ja) * 2010-03-29 2015-05-13 株式会社ダイヘン ロボットの作業プログラム作成方法、ロボットの作業プログラム作成装置、及びロボット制御システム
JP5547626B2 (ja) 2010-12-28 2014-07-16 川崎重工業株式会社 ７軸多関節ロボットの制御装置および教示方法
JP5730179B2 (ja) * 2011-03-08 2015-06-03 株式会社神戸製鋼所 多関節型ロボットの制御装置，制御方法及び制御プログラム
US8918210B2 (en) * 2011-03-18 2014-12-23 Denso Wave Incorporated Method of detecting an inter-axis offset of 6-axis robot
JP5573861B2 (ja) * 2012-02-16 2014-08-20 株式会社安川電機 搬送システム
JP6311421B2 (ja) 2014-04-10 2018-04-18 株式会社安川電機 ティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法
JP2015229234A (ja) * 2014-06-06 2015-12-21 ナブテスコ株式会社 作業ロボットの教示データ生成装置及び教示データ生成方法
JP6379874B2 (ja) * 2014-08-29 2018-08-29 株式会社安川電機 ティーチングシステム、ロボットシステムおよびティーチング方法
JP6497953B2 (ja) * 2015-02-03 2019-04-10 キヤノン株式会社 オフライン教示装置、オフライン教示方法及びロボットシステム
JP6126152B2 (ja) * 2015-03-16 2017-05-10 ファナック株式会社 曲線部を有する軌道を生成するロボットの軌道生成装置
US10751874B2 (en) 2015-10-14 2020-08-25 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Method of teaching robot and robotic arm control device
CN107717981B (zh) * 2016-08-12 2021-01-05 财团法人工业技术研究院 机械手臂的控制装置及其教导系统与方法
JP6798425B2 (ja) * 2017-05-30 2020-12-09 セイコーエプソン株式会社 ロボット制御方法、及びロボットシステム
CN112088070A (zh) * 2017-07-25 2020-12-15 M·奥利尼克 用于操作机器人系统并执行机器人交互的系统及方法
JP6787294B2 (ja) * 2017-10-31 2020-11-18 セイコーエプソン株式会社 ロボットシステム、制御方法、及びロボット
JP6914811B2 (ja) * 2017-11-09 2021-08-04 日本電産サンキョー株式会社 水平多関節型ロボット及びその原点復帰方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005125475A (ja) 2003-10-24 2005-05-19 Sunao Kitamura 一回の成功試行で最良経路を学習するアーキテクチャ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200047618A (ko) 2020-05-07
CN111225772A (zh) 2020-06-02
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JP2019076963A (ja) 2019-05-23
WO2019077800A1 (ja) 2019-04-25
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