TWI311521B - - Google Patents

Description

1311521 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於以1台就裝備有複數個處理工具之多關 節機器人及其控制裝置。 【先前技術】 通常的多關節機器人，普通只具有1個處理工具。第7 圖是表示習知操縱手機器人的一般性軸構成之槪略圖。若 要使其可任意決定3度空間上的位置及在一平面上之工具 的姿勢，如圖所示最少需要第1軸〜第4軸之4軸。該機器 人，可搭載1個處理工具在第4軸上。 第8圖是由搬入站、加工站、搬出站、操縱手機器人 所組成之某工作件加工系統的槪略圖。於搬入站1將搬入 未加工工作件。加工站2是對放入在其內的工作件進行加 工。搬出站3是搬出加工完成的工作件。操縱手機器人4的 處理工具5，是持取著工作件在各站間進行交接工作。第9 圖，是於第8圖之工作件加工系統中，如第7圖般之1台的 機器人在具有1個處理工具時之機器人1個循環期的動作例 說明圖。於該狀況，是執行以下之循環動作：首先，①從 加工站2取出加工完成的工作件6，②往搬出站3搬出加工 完成的工作件6後，③從搬入站1取出未加工的工作件7， ④將該工作件7放入加工站2。 習知的多關節機器人，普通雖只具有1個處理工具， 但在1台機器人的身上搭載2個以上的處理工具來獨立進行 (2) 1311521 控制時，就可提昇作業效率。 【發明內容】 [發明欲解決之課題] 然而’就1台機器人而言要使其可分別控制二個處理 工具的位置和該等在一平面的姿勢時，以單純的考量需要 4軸χ2 =計8軸。但是如此一來，機器人就會變大變重，製 作成本也會變高。 因此’本發明的目的在於提供一種在1台機器人上搭 載2個以上的處理工具，藉由共有著一部份的軸，就可實 現：減少軸數、機器人輕型化、降低製作成本、提昇作業 效率之多關節機器人及其控制裝置。 [以解決課題之手段] 本發明之多關節機器人，是共有著一部份的軸，在獨 立連接於上述軸上之複數軸的前端可分別安裝處理工具之 以1台就具備有複數操縱手的多關節機器人，其特徵爲具 備「可對已指定的處理工具進行位置控制或一邊進行著位 置及姿勢控制的同時一邊進行CP控制（Continuous Path control ;連續路徑控制），並可對未指定的處理工具釋出 PTP控制（Pose-To-Pose control·，逐位控制）指令使其控制 成目標位置之軸角度」的控制裝置。 此外，本發明之上述多關節機器人的控制裝置’其爲 上述多關節機器人的控制裝置，其特徵爲具有：可取得相 -5- 1311521 (3) 當於各軸角度的資訊來做爲目標位置的手段；可從複數個 處理工具當中選出1個來做爲位置控制的對象或做爲一邊 位置及姿勢控制的同時一邊C P控制的對象的手段；可將 上述選定的處理工具應該依順序移動的通過點在上述CP 控制進行決定的手段；可將上述選定的處理工具控制點要 往上述所決定的通過點移動時所需要的各軸位置透過逆變 換運算來決定的手段；針對與上述所選擇的處理工具之控 制點移動無關的軸，可釋出PTP控制指令使其控制成目 標位置之軸角度的手段。 上述多關節機器人的控制裝置，可具有對上述選定之 處理工具的控制點移動無關的軸，是不會產生動作指令的 裝置。 【實施方式】 [發明之實施形態] 第1圖’是表示本發明之以1台就可裝備有2個處理工 具之多關節機器人的軸構成一例圖。若是準備2台第7圖所 示之習知機器人時，軸數就會變成4x2= 8軸，但是就第1 圖所示之本發明的多關節機器人而言，只要如圖所示藉由 共有著第1軸和第2軸，以6軸就可構成全體。將裝備有處 理工具的凸緣，分別爲第1凸緣、第2凸緣。3A軸及3B軸 相當於第7圖所示之習知機器人的第3軸，4A軸及4B軸相 當於第7圖所示之習知機器人的第4軸。 第1凸緣側，是由第1軸、第2軸、3 A軸及4A軸所組 -6- 1311521 (4) 成，可考量將其由第7圖所示之4軸機器人來對其進行等效 控制；第2凸緣側，亦是相同’可考量將其透過第1軸、第 2軸、3B軸及4B軸來對其進行控制。如此般藉由使用第1 圖所示之機器人，就可構築由1台具有2個處理工具的機器 人所形成的操縱系統。 第2圖，是表示於第8圖之工作件加工系統中，在第1 圖之1台機器人身上具有2個處理工具，對該等處理工具可 分別獨立控制時之機器人1個循環期的動作說明圖，對於 和第8圖爲相同的構件採相同的圖號。 於第2圖中，是以一方的處理工具8持著未加工的工作 件7之狀態，朝往加工站2，可執行以下循環的動作：①用 另一方的處理工具9取出加工完成的工作件6後，②接著用 一方的處理工具8將未加工的工作件7放入加工站2，③往 搬出站3搬出加工完成的工作件6。④在下個循環期用一方 的處理工具8持著未加工的工作件7，回到①的動作。 就第2圖之本發明的系統而言，在和第9圖之習知系統 的第④步驟才開始進行工作件的加工相比之下，其是可從 桌②步驟就開始進行工作件的加工，於工作件加工中因可 進行加工完成之工作件的搬出及下一個工作件的搬入準備 ’所以就可以縮短動作循環時間。 然而，於如此操縱系統中，若要工作件能夠正確地搬 入/搬出’就需要直線連續路徑等之可控制處理工具之位 置•姿勢的所謂CP控制。但是，若將軸構成爲第1圖所 示時，因共有著第1軸和第2軸，所以就無法對2個處理工 1311521 (5) 具同時進行CP控制。因此，將如此般之機器人的連續路 徑控制均等釋出使機器人的各軸成爲目標角度動作之所謂 以PTP控制來使其動作時，機器人和工作站的的擺設位 置就會受到限制。 因此，本發明，於要控制複數個處理工具的機器人， 因是採只是針對所選擇的處理工具做爲CP控制的對象， 所以連續路徑控制會視狀況選出可執行必要之作業方面的 處理工具，因此用最少限度之軸構成的機器人，就能有效 率地活用複數個處理工具。 例如：如以上所述，在工作件之搬入/搬出的重覆動 作系統中，使第1圖的機器人具有2個處理工具，由於是在 可將工作件搬入或搬出於工作站的處理工具將控制切換成 執行CP控制，所以用6軸的機器人，就能達到和4軸機器 人X2台同等的作業。 以下根據圖面對本發明之控制的一實施例進行說明。 第3圖’是表示本發明機器人之控制實施用的系統之 一實施例方塊圖。於第3圖中，圖號11爲指令部，圖號12 爲指令數據收容區，圖號13爲參數收容區，圖號14爲連續 路徑運算部，圖號1 5爲驅動部。 以下是被收容在指令數據收容區12內之指令數據的一 個例子。

START MOVJ C000 MOVL C001FRG= 1T00L= 3 (6) 1311521 MOVL C002FRG= lTOOL= 3 MOVJ C003 MOVL C004FRG= 2TOOL= 4 MOVL C005FRG= 2TOOL= 4 MOVJ C006

END 於此，所謂MOVJ，是指以PTP控制成往目標點進行 動作之移動命令，所謂MOVL，是指以CP控制成往目標 點進行動作之移動命令。C000〜C006，是表示在各移動 命令中於目標點的各軸角度資訊之索引，藉此可獲得各移 動命令之目標點的各軸角度。以FRG指定的號碼，是表 示要做爲連續路徑控制對象的凸緣編號。以TOOL指定的 號碼，是表示處理工具檔案編號，其是從凸緣至各處理工 具控制點的位置，及對呈現出處理工具座標姿勢之檔案編 號的索引。 以另外的例子舉例，也有FRG的指定是不對指令數 據進行，而將各凸緣編號附屬在以TOOL指定的處理工具 檔案編號上的方法。 第4圖及第5圖，是表示第3圖所示之於連續路徑運算 部1 4中本發明連續路徑控制方法之處理所相關的流程圖例 ’ 101〜106、201〜207的數値是表示步驟編號。 處理在大體上是分爲2個處理，可分爲如第4圖所示之 「先讀取處理」和第5圖所示之「現行處理」^ 先讀取處理’是於實際上使機器人動作之前就進行處 -9- 1311521 (7) 理’把移動時所需要的資訊，於事先收容在未圖示之內部 收谷區內。 現行處理，是製成於實際上一邊連續路徑控制著機器 人使其動作時之指令的處理，於每個運算周期進行處理。 〈先讀取處理〉 步驟101:從指令數據收容區12中讀取移動命令資訊 ’事先算出所需要的移動時間或加減速時間。移動時間’ 胃以不進行加減速時之運算周期的次數算出，對分割數N 進行設定。 步驟102 :對移動命令是否爲MOVJ進行判定，若爲 時，結束處理。若不是（MOVJ等之連續路徑命令 )時，進入步驟103處理。 步驟1 03 :對成爲連續路徑控制對象之凸緣進行確認 。被選定的凸緣，是由被收容在指令數據收容區12內之指 令數據進行讀取。 步驟1 04 :在步驟1 03所選定的控制對象凸緣，若爲第 1凸緣時，就進入步驟105執行。若爲第2凸緣時，就就進 入步驟1 0 6執行。 步驟105:以3A軸來應對第3軸，以4A軸來應對第4 軸’ 3B軸、4B軸分別以fl軸、f2軸（逐位控制軸）來應 對’控制凸緣編號=1，然後結束處理。 步驟106:以3B軸來應對第3軸，以4B軸來應對第4 軸’ 3A軸、4A軸分別以Π軸、f2軸來應對，控制凸緣編 -10- (8) 1311521 號=2，然後結束處理。 〈現行處理〉 步驟201:將表示連續路徑傳送上之進行度的參數（ K )歸 0。 步驟202:對K進行更新。藉由該K的更新方式，使 速度或加減速得以控制。例如：以1爲單位增加時，就成 爲是指令速度上的等速運動。使對K逐漸增加0.2、0.4、 0.6· ··時，就成爲等加速度運動。 步驟203 :對移動命令是否爲MOVJ進行判定，若爲 MOVJ時，就進入步驟204處理，若不是（MOVJ等之連續 路徑命令）時，就進入步驟205處理。 步驟204: Θ = 0S+K/N( 0e— 0s)之條件下，使 全軸動作成其軸角度可對應於<9。於此，03:在始點上 的軸角度，0 e :在終點上的軸角度。然後，進入步驟2〇7 〇 步驟205: P=Ps+K/N(Pe— Ps)之條件下，算出 可應對於P (在此次運算周期的目標位置）的直交位置， 針對該位置，逆變換算出第1軸〜第4軸的各軸角度，使表 示著控制凸緣編號的凸緣控制點會到位在P。於此，p s : 始點位置，Pe :終點位置。然後，進入步驟2〇6。 步驟206: 0 = 0s+K/N( 0e— 0S)之條件下，使 Π軸、f2軸動作成其軸角度可對應於θ。然後，進入步驟 207 〇 -11 - 1311521 (9) 步驟207 :對移動時間：N和K進行比較。N>K時， 就往上跳入步驟202。NS K時’就結束處理。 如此，應對於所選定的凸緣，藉由調換做爲連續路徑 控制對象的軸，就可對第1凸緣、第2凸緣中之任一凸緣進 行連續路徑控制。 第6圖，是表示採用該處理來控制第1圖之機器人時之 機器人的動作樣子。 於此，爲要使工作件能筆直放入在加工站內，對於第 1凸緣側就需要有直線連續路徑控制。 指令數據「MOVLC001FRG=1」，是表示：將索弓| C001所示之各軸角度做爲目標姿勢，以第1凸緣側（FRG =1 )爲連續路徑控制對象，來進行直線連續路徑（ MOVL)。於該狀況，是在第1軸、第2軸、3A軸、4A軸 之共計4軸’直線連續路徑控制第丨凸緣側，對於未指定之 第2凸緣側的3軸、4B軸，是執行成爲目標角度動作的 PTP控制。 如此一來，使用第1圖所示之機器人，藉由其對工作 件取出或放入側的凸緣進行C P控制，因可正確搬運工作 件，所以就可由6軸的機器人來執行和4軸機器人X2台同等 的作業。 於此’雖以某種程度詳細說明了本發明之 '最佳實施 形態’但其良好的實施形態的說明，對於其構成之詳細部 份的變形’在不違反申請專利範圍中所記載之本發明的精 神下’很明確地是可進行種種的變形，或變更成這些組合 -12- 1311521 do) 而成的組合物。 例如：於此，雖是例示有具2個凸緣的機器人，但又 追加軸使其成爲搭載有3個以上凸緣的機器人時，藉由選 擇其中之一的凸緣來執行CP控制，其他爲PTP控制，也 可獲得相同效果。 [發明效果] 如以上所述，根據本發明時，使用可控制複數處理工 具的1台機器人，就能以CP控制任意的處理工具。因此 ，用1台機器人，就可獲得同時使用複數台機器人的相同 效果，所以可縮短動作循環時間，可提昇作業效率。 此外，根據本發明時，藉由在1台機器人上搭載2個以 上的處理工具，共有著一部份的軸，使軸數減少只要以最 少限度的軸構築機器人即可，因此可使機器人小型化、輕 型化，可構築更低成本的系統。 【圖式簡單說明】 第1圖爲表示本發明之操縱手機器人的軸構成圖一例 圖。 第2圖爲表示本發明之裝備有2個處理工具之操縱手機 器人的1個動作循環之動作圖。 第3圖爲表示本發明之機器人控制實施用的系統之一 實施例圖面。 第4圖爲表示本發明之一實施例中連續路徑控制方法 -13- 1311521 (11) 之處理的先讀取處理相關流程圖例。 第5圖爲表示本發明之一實施例中連續路徑控制方法 之處理的現行處理相關流程圖例。 第6圖爲表示機器人搭載有2個處理工具時之在第8圖 之工作件加工系統中1個動作循環之機器人動作圖例。 第7圖爲表示習知操縱手機器人的一般性軸構成槪略 圖。 第8圖爲表示是由搬入站、加工站、搬出站、操縱手 機器人所組成之工作件加工系統的一例槪略圖。 第9圖爲第8圖之工作件加工系統中第7圖所識之機器 人1動作循環的動作例說明圖。 【主要元件符號說明】 1 :搬入站 2 :加工站 3 :搬出站 4 :操縱手機器人 5 :處理工具 6 :加工完成的工作件 7 :未加工的工作件 8 : —方的處理工具 9:另一方的處理工具 1 1 :指令部 1 2 :指令數據收容區 -14- 1311521 (12) 1 3 :參數收容區 1 4 :連續路徑運算部 1 5 :驅動部

Claims (1)

1311521 ⑴ 拾、申請專利範圍 i一種多關節機器人，是共有著一部份的軸，在獨立 連接於上述軸上之複數軸的前端可分別安裝處理工具之以 1台就具備有複數操縱手的多關節機器人，其特徵爲，具 備：可對已指定的處理工具進行位置控制或一邊進行著位 置及姿勢控制的同時一邊進行著CP控制（Continuous Path control ;連續路徑控制），並可對未指定的處理工具釋出 PTP控制（Pose-To-Pose control ;逐位控制）指令使其控制 成目標位置之軸角度」的控制裝置。 2.—種多關節機器人的控制裝置，其爲申請專利第1 項所記載之多關節機器人的控制裝置，其特徵爲，具有： 可取得相當於各軸角度的資訊來做爲目標位置的手段；可 從複數個處理工具當中選出1個來做爲位置控制的對象或 做爲一邊位置及姿勢控制的同時一邊CP控制的對象的手 段；可將上述選定的處理工具應該依順序移動的通過點在 上述CP控制進行決定的手段；可將上述所選擇的處理工 具控制點要往上述所決定的通過點移動時所需要的各軸位 置透過逆變換運算來決定的手段；針對與上述所選擇的處 理工具之控制點移動無關的軸，可釋出PTP控制指令使 其控制成目標位置之軸角度的手段。 3 .如申請專利第2項所記載之多關節機器人的控制裝 置，其中，具有對上述選定之處理工具的控制點移動無關 的軸’是不會產生動作指令的裝置。 -16-