WO1982002436A1 - Robot control system - Google Patents

Description

明 細 眷

。 ホ * ッ ト 制御方式

£2 野

本発 は Π ボ ッ ト 制御方式に係 ]? 、 特に ワ ー ク どが 正規な位置に置かれて な 場合に も正磋に該 ワ ー ク を 把持で き る ロ ボッ ト 制御方式に関する。

背 景 技 術

ブ レ イ パ ッ ク 式工業用 ロ ボ ッ ト では、 あ らか じめ 、 サ 一 ビス動作を教示操作盤よ ] 3 教示 し、 その教示内容 （ 以 下ロ ボ ッ ト 指令デー タ と う ） を制御部内のメ モ リ に記 億させて き 、 揆栻側よ ！？ サー ビ ス要求がある度に一違 の ロ ポ ッ ト 指令デー タ を逐次読出 して該機拭に繰返 し反 復サー ビス す る 。

こ の ロ ボ ッ ト 指令デー タ は 、 サー ビスすべ き ポ イ ン ト 情報 * 動作速度、 ポ イ ン ト に けるハ ン ド の 御や工作 檨械側と の信号のや ]? と 等を指示するサー ビ ス コ ー ド 等よ 成って る。 又、 Jb記教示はー投的に、 （1) ロ ボッ ト 指令デー タ を格納すべき メ モ リ ア ド レ ス の設定、 （2) ジ ョ グ送 ！？ （ 手動送 ） に よ る位置決め、 （3)ボイ ン ト の位 置情報及び速度指令値の設定、 （4) π ボ ッ ト サー ピ ス コ 一 ドの設定と う膘序で行われ、 上記（1)乃至（4) の シ ー ケ ン ス を繰返 し行 う こ と に よ 工作機栻に対する一違の ロ ボ y ト 動作 ^教示される。 つて、 ロ ボ ッ ト の ハ ン ドを現 在位置 P₀よ 第 ¹ のポ イ ン ト に移動させ、 に ワ ーク が存在十る ボイ ン ト P₂にハ ン ドを移動させて ワ ーク を ¾ み、 その後、 所定位置 P₃へと ワ ーク を把持して移動する 羟路をと る。 そ して各ボイ ン h P^ Ps ' Pa への移動速度 と、 各ポ イ ン ト の位置座標に対応したデー タ ¹² ボ ッ ト 制街装置のデータ メ モ リ に格 ¾される。

と ころで、 工業用 ロ ボ ッ ト のハ ン ド先端には ワ ーク を 把持する把持装置が取付け られて 、 この ¾持芸量て ワ ーク W Kを把み、 教示データ によ 定ま る所定の轻路 を轻て該ワ ー ク を別の位量へ逗拨する。 そして、 ワ ーク 把持芸置が操返し上述の よ う 動作を行 う と き 、 ヮ ー ク把持装 Sの圮持中心が毎回 ワ ーク に対し一定の位置に 来る様にすれば 安定に ワ ークを ¾持でき る も のである と ころが、 人手に よ ]? ワ ーク を多数個積み重ねる よ うな 場合必ずしも正し 位置に ワ ーク を置 く とは陧 らす、 又 ワ ークの中心を き ちんと揃えて置 く とは限 らな 。 この よ う 場合、 ワ ークの重量が墓ければ、 多少ワ ークの中 心と把持装置の把み中心が一致して く と も 、 ワ ーク

を フ ィ ン ガで把んだと き ワ ー ク が動 て フ ィ ン ガ に き つ

ち と ¾持される。 と ころがワ ークの重量が大き く ¾る と、 ¾持装置の把持力で ワ ークを動かすこ とができず、 結局把持装置がワ ークを完全に ¾持する こ とができすに

ワ ー ク を ^と した 、 高 位置決め精度の s求されるチ

ャ V ク面位量決め等の折、 所定の精度が出せ ま ま、 不良品 ェを行 ¾ つて しま う と う エラ ーを雳発する。

癸 钥 の 開 示 本発 はた とえば ワ ー ク の位置が若干すれて て も

ひ，

_ O.VPI /λ . v ^o 示データ を補正 し正確に該ヮ ーク を把持する こ とができ る π ボ ッ ト 制御方式を提供する こ と を 目 的 とする も ので あ 、 具体的には、 敎示デー タ に ¾つて ロ ボ ッ ト を動作 さ せる ロ ボ ッ ト 制御方式に て、 ロ ボ ッ ト の可動部を π ボ ッ ト 動作 （ た とえばワ ー ク の把持動作 ） の対象 に 向かって移動させる場合、 ロ ホ ' ッ ト の可動部あ る は ¹³ ポ ジ ト の逼過経路近傍に検出 セ，ン サ を設け、 該検出セ ン サが Π ボ ッ ト 動作の対象物を感知して出力する検出信号 に よ ]? 、 口 ボッ ト の現在位置座標値を ¾認 し、 予め定め られた教示されて る基準座標値と を演箕装置で比較滾 算し、 その結杲得 られる現在位置座標值と基犟座標儘と の差で表わされる補正デー タを ^α ホ' ッ ト 動作の褚正信号 と して与える こ と に よ ]? 、 ロ ボッ ト の可動部を 口 ホ* ッ ト 動作の対称 ¾ の中心位置へ確実に卷動する こ とがで き る も のである。 又、 同様る π ボ ッ ト 動作を繰 返し行る う 場合は、 一度の動作によ 演算して得 られた福正データ を π ボ ッ ト 制御装置の教示データ に置換する こ と に よ j？ 、 二回目以降の ロ ボ ッ ト 動作を よ ? ス ム ーズに行 う こ とが で き る も のであ る。

図面の簡単 説 明

第 ¹ 図は ロ ボ ッ ト 動作を説明する説明図、 第 2 図は 口 ボ ッ ト 指令データ （ 教示データ ） を説 ^する説明図、

3 図は工業用 口 ボ ッ ト の正面図、 箅 4 図は ワ ー ク把持装 置の斜視図、 第 5 図は ワ ーク把持装置の説 ¾図、 第 ά 図 は本癸明に係る ワ ー ク S持の シ ー ケ ン スを 明する説. ¾

O.MP1 , v -'o 図、 第 7 図はフ π —図、 第 8 図は本発！ §を実 する ブ ° ッ ク図である。

癸明を実 ½するための最良の形態 本癸 を よ 詳 に説述するために、 以下^発 の一 実施例を図面に従って説 する。

第 1 図は ボッ ト動作を説 §§する も のであ ！？ 、 任意の 位置 Ροにあ る ^ ホ ' ッ ト のハ：^ ド H D を ロ ボプ ト 指令デー タ に よ 1?、 ポ イ ン ト P₀→ P,→ P₂→ P₃の経路で、 移動させ る と共にボイ ン ト P₂で ワ ーク WKを把持せしめる も のと すれば、 各ポ イ ン ト Pi (i-1 , 2， S) の座標を (E i , Z i , Θ i) , Pi— 1一; Pi への動作速度を Vi、 ワ ーク ¾持のサ一 ビスコー ドを S〇〇とする と き教示データは第 2 図に示す よ う に ¾ る 。 即ち教示デー タは各ポ イ ン ト , ， P₃… に：^ける ボイ ン ト データ PD1 ,PD2 , PD3…に よ 耩成さ れ、 c ボッ ト 制御装置のデー タ メ モ リ に格^される。 本 -癸明は、 こ の よ う タ イ プの ロ ボ ッ ト 制街装置を ^ て ヮ ーク等が正規 位嚣に量かれて い場合に も正確に 該ワークを把持でき る o ボ ッ ト 制 ©方式を提侯する も の である。

第 S 図は本癸明に係る ロ ホ' ク ト 制街方式を這^ したェ 業用 π ホ- ッ ト を示す正面図であ ]) 、 図中、 1 は基台、 2 は π ボ ッ ト 本体、 ³ は ロ ボ ッ ト本体 2 ¾上下方向に移動 させるね じ樟、 4 はね じ镎 S を回転させるモー タ 、 5 は π ポ ジ ト 本佯 2 の上下方向の動き ガイ ド十る ガイ ド棒 ό は π ボ ッ ト 本体 ² を回耘させる回 ¾ 、 7 はアー ムで

OWPI 長手方向に延び Sみする。 ⁸ は手首檨撐、 ⁹ は ヮ - ク把 持装置てあ る。 ワ ーク把持装置 ？ は第 ⁴ 図に ^ よ う に 示すよ う に、 先端に 2 本のフ ィ ン 力 · 1 0 , 1 1 ；取付け ら れ、 2 本のガ イ ド ロ ッ ド 1 2 ， 1 5 にガイ ドされて互 に 接近ある は ^反 して、 ワ ーク を把持した 解故 した する。 又、 フ ィ ン力- ¹ D , ^{1 1} の外倔にはそれぞれ外粹

1 4 , 1 5 が設け られて る。 外棹 ^{1 4} の内側先靖には ² 倔の発光素子 1 6 a , ^{1 7} a が設け られて ]? 、 外梓 ^{1 5} の 内傰先嬙には 2 個の受光素子 10 b , 17b が設け られて る。 尚、 1 0 a , 1 6b : 1 7 _a , 1 7 b で ワ ー ク検出セ ン サが構 成されて る。 癸光素子 10 _a， 1 7a にはレ ン ズ檨構が設 け られ、 癸光素子 1 0 aか ら発せ られた光は レ ン ズ接橒に て ビ ー ム にされて受光素子 1 0bに違し、 又発光素子 17aか ら癸せ られた光は レ ン ズ檨構にて細 ビ ー ム にさ れて受光素子 17bに違する。 そして、 第 5 図に示すよ う に各癸光素子 1 0 a , ^{1 7} a か ら癸せ られる光 ビ ー ム 14 c , 1 7 _Cは ワ ー ク S持装置 9 のっかみ中心辏 y上で互 に （？ の角度を ¾ して交わって る。

次に把持装置 9 が位置ずれ した ヮ 一ク を正し く 把持す る禧正シ ー ケ ン スにつ て第 ό 図、 第 ⁷ 図に ¾つて説明 する。

第 図（a)は ワ ーク ^{1 8} の中心と ワ ーク把持芸置 9 の ¾ 持中心^ァがすれたま ま 把持装置 ⁹ が ¾持中心德. 7 に沿 つて ワ ーク ¹ 8 に速度 - を も って接近 して行 く 様子を示 して I ^る。

ΟΛ'.ΡΙ j ^ν·'^ί?Ό さて、 把持装置 9 が教示デー タ に基 て ワ ーク ¹ 8 に 近づく と、 第 ό 図 に示すよ う に、 癸光素子 1 <S a， 17 _a か らの光鎳がワ ーク ^{1 8} に よ ！？遣^され 。 光線 ¹ 0 c '

1 ⁷ cの連新は直ちに受光素子 ， ¹7b に よ 検出され、 検出信号が出力される。 光線 ^{1 6}c , ^{1 7}c が両方と も籩新 される と 口 ボッ ト の現在位置 Pa (Ra ,Za , Sa) が予め定 め られた基準点 Pr (Rr ,ΖΓ , 6 _Γ) に一 ¾ したか か の判定が = ボッ ト 制御装置に よ 行われる。 一 ¾すれば、 そのま 教示デー タ を補正せず把持装.置 9 を移動させる。

、 尚、 基準点 P r の位置はワ ー ク 1 8 が正し 位置に量か れて る場合に て、 癸光素子 1 0 a , 1 7 a か らの両光 緩がワ ーク に よ 連新されたと き の ¾持中心位置 （ π ボ ッ ト位置） である。

一方、 現在位量 P a と基犟点 Prが異 って る場合に は （第 ό 図 ワ ーク中心座標の濱算を行 う 。

今、 ワ ーク ¹ 8 のっかみ中心籙を y軸、 y軸と垂直で、 2 つの光ビー ム ¹る _c , ^{1 7}c の交点で交わ ]?かつフ ィ ンガ のっかみ面内にある直線を X翱、 更に把持装 ¾ 9 が速度

ノ .-i τで移-動して一方の光繚が蘧新されてか ら、 他.方の光籙 が連跻される迄の時間を t 、 ワ ーク半径を E とすればヮ ーク 1 8 の中心 の座標は 一 "

x一一 Ύ cot

(1) v_t R

Ύ (2)

cot ( )

0 P1 iPO と る。 （1)、 （2)式の （Χ , 3 を円筒座標系に座標変換し、 ワ ーク 中心 p_w の座標 （Rw , Zw , w)を求める。

つ で、 ロ ボ ッ ト 現在位置 Pa (R a , Za , 0 a)と ワ ー ク中 心位置 (Rw w)の イ ン ク リ メ ン タ ル値 R ' Z , (? を演算し、 該イ ン ク リ メ ン タ ル値をパ ル ス分配器にセ y ト してパ ル ス分配を行な う。 これに よ ！？ 、 把持中心

( Π ボ ッ ト 位量） は ワ ーク中心 に位置決めされる (第 る 図（C) ) 。

把持中心と ワ ーク中心が一致すればブ イ ン ガ ¹ Q , 1 1 を閉 じて ワ ーク ^{1 8} を把持する （第 4 図（d) ) 。

以上に よ り ワ ーク ^{1 8} を把持すれば、 次の教示データ が読み出され、 所定の指令ボイ ン ト に把持装置は卷動す る o

尚、 ¾数の ワ ーク ^{1 8} が積み重さね られて る場合に は、 ワ ーク 中心座標が演算された と き 、 教示データ を該 ワ ーク 中心座標で量 き換える よ う にすれば、 その都度ヮ ーク 中心の演箕をする必要がな 。

第 8 図は本癸明を実 ½するためのプロ V ク図でるる。 図中 EBC はマイ コン搆成の ロ ボ ッ ト 制御装置であ 、 o ポ プ ト 指令デー タ （教示デー タ ） を記億するデー タ メ モ リ 、 前述の処理等を制街する制歸ブ グラ ムのメ モ リ 、 理装置等を有して る。 PDCは公知のパ ル ス分配器、 APRは各乾の分配パ ル ス Rp ,Zp , <9pをその符号に応 じて カ ウ ン ト ア ツ ブノ ダ ウ ン して π ボ ッ ト の現在位置、 即ち S持中心の袞在位蘆 （R a , Z a， _a) を記億する現在位 ¾レ ジスタ、 SVCは各勒のサー ボ回路、 M：E 'MZ ， M0は E ， Z , <5軸招の^動モータである。 尚、 WDS 1 ,WDS 2はロボ ッ 'ト 可動 に取付け られたワ ーク検出セ ンサか ら癸生す る ワ ーク検出信号である。

さて、 把持装量を第 ¹ 図に示すボ イ ン ト ！⁵!か ら へ移 動させる場合には、 ロ ボ ッ ト 劁 装置 RBCはデータメモ リ からポ イ ン ト データ PD2 (第 2 図） の う ち位置劁筠デ 一タ を読出し、 パ ルス分記器 PDCに出力す る。 これに よ ]? パ ル ス分記が行われ、 分配パ ル ス Bp， Zp , pが発生すれば各翱モー タ MR ,MZ , MSが回耘し、 把持装置はポ イ ン ト P₂ ( ワ ーク） に向かって移動する。 これと 同時に分配パ ル ス Rp ,Zp , <?pは移動方向に応じて 現在位置レ ジス タ に可逆計数される。 把持装置がヮ ーク に向かって移動しつつ'ける と、 光籙 10 _c , ^{1 7} c (第 5 図） が両方と も ワ ークに遮新され、 ワ ーク検出信号

WDS1 .WDS2 が発生十る。 こ のワ ーク検出僵号 WDS¹ , WDS2 の発生に よ ！） 、 π ボッ ト 剞街装量 RBCに割込みが か 、 ロ ボ ッ ト 劁蔺装置 RBCは第 7 図に示す流れ図に 従って補正 ^理を行 う。 この襦正処理に よ 新たにィ ン ク リ メ ン タ ル僮 E , Z , 5がパ ル ス分 暴 PDCに出 力され、 こ の結杲把持装置の動き は襦正されて ワ ーク中 心に位量^:め さ れる。

お上、 本癸钥 を旲;^例に従って詳 に説 したが本癸 明は これ ら実施伺に限る も のでは ¾ 。 た とえば、 検出 セ ンサ と しては別の形式の も のが可能であ る し、 又該検 出セ ン サは腕、 手首、 ハ ン ド る どの可動部のみ ¾ らず、 ロ ボ ジ ト の逼遏轻路上の近傍に設置する こ と も でき る。

童業上の利用可能性

J: K明 した よ う に、 本発 ^は ブ レ イ パ ッ ク式工業用 π ホ'ッ ト が糍接に対して繰 ]7返 し反復サー ビ スを行 う場 合、 サー ビ ス対象物 （例えば ワ ーク） の位 Sがロ ボ ッ ト の制街装置に あ らか じめ教示されている位 *に対してず れを生じて て も 、 そのずれを福正 し、 ボ プ ト ハ ン ド の中心位置を碹実に ヮ ークの中心位置に合 ¾させる こ と がで き る ので、 正し ロ ボ ク ト動作、 即ち、 ワ ー ク の ¾ 持動作又は ワ ー ク の チ ヤ ッ キ ン グ動作等が可能 と ¾ る 。 その結杲多数の工作檨弒に対する人手に よ るサー ビ スを π ボッ ト に よ 代替する こ とがで き * 人件費の高蘑に伴 ¾ う 省力化と作業の合理化を杲すこ とができ る。

Claims

請 求 の 範 g

1. 教示データ に従って ロ ボ ッ ト を動作させる ロ ボッ ト 制 方式にお て、 ロ ボ ッ ト の可 ある はロ ボ ッ ト の 31逼轻路近傍に検出セ ン サを設け、 該検出セ ン サか ら 発生する π ボ ッ ト 通退を示す検出信号によ ]?、 当該通遏 時点での ロ ボッ ト の現在位置座標値と予め定め られた基 隼座標値とを比餃 し、 前記教示データ に対する欞正デ一 タを求め、 該補正データ に も とづ て π ボ ッ ト動作を褙 正する こ と を特徵とする α ボ ッ ト 制御方式。

2. 前記教示データ の一部を葙正データで置換える こと を とする請求の篛园苐 ¹ 項記载の Π ボ ッ ト 劁街方式

5. 前記検出セ ン サは癸先素子と、 その光 受ける受 充素子とか ら る こ と を荐竄とする請求の範 g第 1 項記 戴の π ボ ッ ト 劁街方式 _Λ

OV.PI