WO2021187378A1 - 制御装置及びプログラム - Google Patents

制御装置及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2021187378A1
WO2021187378A1 PCT/JP2021/010134 JP2021010134W WO2021187378A1 WO 2021187378 A1 WO2021187378 A1 WO 2021187378A1 JP 2021010134 W JP2021010134 W JP 2021010134W WO 2021187378 A1 WO2021187378 A1 WO 2021187378A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor
axis
work
angle position
control device
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/010134
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
敬思 川合田
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to CN202180019579.4A priority Critical patent/CN115279560A/zh
Priority to US17/759,994 priority patent/US20230067098A1/en
Priority to JP2022508323A priority patent/JPWO2021187378A1/ja
Priority to DE112021000425.5T priority patent/DE112021000425T5/de
Publication of WO2021187378A1 publication Critical patent/WO2021187378A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position 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
    • B25J9/1656—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators
    • B25J9/1664—Programme controls characterised by programming, planning systems for manipulators characterised by motion, path, trajectory planning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • B25J13/085—Force or torque sensors
    • 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
    • B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
    • B25J9/1638—Programme controls characterised by the control loop compensation for arm bending/inertia, pay load weight/inertia
    • 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
    • G05B2219/40—Robotics, robotics mapping to robotics vision
    • G05B2219/40519—Motion, trajectory planning

Definitions

  • This disclosure relates to control devices and programs.
  • an industrial robot for example, a multi-axis robot in which a plurality of motors are arranged has been known.
  • a multi-axis robot in which 6 axes are arranged is known.
  • the operating area is often defined so that the flange center position (end effector mounting position) can reach a farther range.
  • an industrial robot in order to secure a wider operating area, it is often defined as an operating area including a posture in which the arm is fully extended.
  • the control device compares the detected weight of the work with the weight that can be conveyed by the current posture of the robot arm. When the weight of the work exceeds the weight that can be conveyed by the current posture, the control device changes the posture of the robot arm to the posture in which the work can be carried. As a result, the control device can convey the work.
  • the present disclosure is a control device that controls a multi-axis robot that holds a work, and includes a planned operation angle position acquisition unit that acquires a planned operation angle position of a motor of each axis based on a planned movement position of the work.
  • a torque calculation unit that calculates the load torque applied to the motor from the work based on the load weight of the work and the horizontal distance from the axis of each axis, and the calculated load torque and the allowable torque of the motor.
  • the present invention relates to a control device including a movable / non-movable determination unit for determining whether or not the motor can be moved to the planned operation angle position based on the difference between the two.
  • the present disclosure is a program for operating a computer by using a multi-axis robot that holds a work as a control device, in which the computer is operated at a planned operation angle position of a motor of each axis based on a planned movement position of the work.
  • a torque calculation unit that calculates the load torque applied to the motor from the work based on the expected operation angle position acquisition unit and the load weight related to the work and the horizontal distance from the axis of each axis.
  • the present invention relates to a program for functioning as a movable / non-movable determination unit for determining whether or not the motor can be moved to the planned operation angle position based on the difference between the load torque and the allowable torque of the motor.
  • control device 1 and the program according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
  • the industrial robot (multi-axis robot 100) controlled by the control device 1 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the multi-axis robot 100 is a robot arm having a large number of axes.
  • the multi-axis robot 100 is, for example, a robot arm having six axes.
  • the multi-axis robot 100 includes a base 110, an arm 120, a mounting 130, and a motor 140.
  • the base 110 is, for example, a pedestal that comes into contact with an arrangement surface F (see FIG. 4) on which the multi-axis robot 100 is arranged. In the following description, the base 110 is fixed to the placement surface F.
  • the arm portion 120 is a rod-shaped body that is attached to the base portion 110 and is configured to be bendable.
  • the arm portion 120 includes a first arm portion 121 and a second arm portion 122.
  • the first arm portion 121 is a rod-shaped body.
  • the first arm portion 121 is connected to the base portion 110 at one end.
  • the second arm portion 122 is a rod-shaped body.
  • the second arm portion 122 is connected to the first arm portion 121 at one end.
  • the mounting portion 130 is connected to the other end of the second arm portion 122.
  • the mounting portion 130 is configured so that an end effector (not shown) can be mounted.
  • the center position (coordinates) of the mounting portion 130 is used as the reaching position of the tip of the arm portion 120 of the multiplex robot.
  • the mounting portion 130 is configured in a flange shape.
  • the mounting portion 130 is arranged, for example, at the other end of the second arm portion 122 so as to face the axial direction.
  • the motor 140 is, for example, a direct drive motor.
  • Two motors 140 are arranged on each of the base 110 and the first arm 121, the first arm 121 and the second arm 122, the second arm 122 and the mounting 130.
  • the motor 140 is arranged so that the axial directions of the base 110 and the first arm 121, the first arm 121 and the second arm 122, the second arm 122, and the mounting 130 are crossed. Will be done.
  • the motor 140 comprises six motors, specifically the first motor 141, the second motor 142, the third motor 143, the fourth motor 144, the fifth motor 145, and the sixth motor 146. Has.
  • the first motor 141 is arranged at a position connecting the base 110 and the first arm 121.
  • the first motor 141 is arranged with its axis oriented in the vertical direction.
  • the second motor 142 is arranged at a position connecting the base 110 and the first arm 121.
  • the second motor 142 is arranged with its axis oriented in the horizontal direction.
  • the third motor 143 is arranged at a position connecting the first arm portion 121 and the second arm portion 122.
  • the third motor 143 is arranged with the axis oriented in the horizontal direction.
  • the fourth motor 144 is arranged at a position connecting the first arm portion 121 and the second arm portion 122.
  • the fourth motor 144 is arranged with its axis oriented in the vertical direction.
  • the fifth motor 145 is arranged at a position where the second arm portion 122 and the mounting portion 130 are connected.
  • the fifth motor 145 is arranged with its axis oriented in the horizontal direction.
  • the sixth motor 146 is arranged at a position where the second arm portion 122 and the mounting portion 130 are connected.
  • the sixth motor 146 is arranged with its axis oriented in the vertical direction.
  • the smaller the load weight of the work the farther the center of the mounting portion 130 can reach from the axis of the first motor 141. That is, the smaller the load weight of the work, the smaller the load applied to the second motor 142, the third motor 143, and the sixth motor 146, so that the center of the mounting portion 130 is farther from the axis of the first motor 141. Can be reached.
  • the horizontal distance between the base portion 110 and the mounting portion 130 can be increased.
  • the load torque applied to the second motor 142 and the third motor 143 increases.
  • the load torque applied to the second motor 142 and the third motor 143 increases according to the load weight of the work (not shown) held by the mounting portion 130 (end effector) and the length of the horizontal distance.
  • the operable range of the motor 140 is limited according to the allowable torque and the load weight of the motor 140. As a result, the cost can be reduced by lowering the specifications of the motor 140.
  • the control device 1 is a device that controls the multi-axis robot 100 that holds the work.
  • the control device 1 controls, for example, the drive of the motor 140 and the operation of the end effector.
  • the control device 1 includes a load weight storage unit 11, a load weight acquisition unit 12, a motor information storage unit 13, a motor information acquisition unit 14, a torque calculation unit 15, and a movable / non-movable determination unit. 16, a planned operation angle position storage unit 17, a planned operation angle position acquisition unit 18, and an operation execution unit 19 are provided.
  • the load weight storage unit 11 is a storage medium such as a hard disk.
  • the load weight storage unit 11 stores information regarding the load weight of the work held by the multi-axis robot 100.
  • the load weight acquisition unit 12 is realized, for example, by operating the CPU.
  • the load weight acquisition unit 12 acquires the load weight of the work.
  • the load weight acquisition unit 12 acquires, for example, information on the load weight of the work stored in the load weight storage unit 11.
  • the motor information storage unit 13 is a storage medium such as a hard disk.
  • the motor information storage unit 13 stores the position of the motor 140, the direction of the shaft, and the allowable torque as motor information.
  • the motor information storage unit 13 is the position of the motor 140 for each of the first motor 141, the second motor 142, the third motor 143, the fourth motor 144, the fifth motor 145, and the sixth motor 146. (Axis coordinates), axis direction, and allowable torque are stored as motor information.
  • the motor information acquisition unit 14 is realized, for example, by operating the CPU.
  • the motor information acquisition unit 14 acquires motor information.
  • the motor information acquisition unit 14 acquires the motor information stored in the motor information storage unit 13.
  • the torque calculation unit 15 is realized, for example, by operating the CPU.
  • the torque calculation unit 15 calculates the load torque applied to the motor 140 of each shaft from the work based on the load weight of the work and the horizontal distance from the axis of each shaft of the motor 140.
  • the torque calculation unit 15 calculates the load torque applied to the motor 140 based on, for example, the acquired motor information and the acquired load weight. Specifically, the torque calculation unit 15 determines the position of the work (rotation angle of the motor 140) based on the load weight of the work, the position of the motor 140, the direction of the shaft, and the horizontal distance to the work.
  • the load torque applied to the motor 140 is calculated accordingly. As shown in FIG.
  • the torque calculation unit 15 has a work load weight of m (kg), a gravitational acceleration of g (m / s 2 ), and is horizontal from the second motor 142 to the work (mounting part 130).
  • T2 L2 ⁇ mg ⁇ cos ⁇ Is calculated by calculating.
  • the planned operation angle position storage unit 17 is a storage medium such as a hard disk.
  • the scheduled operation angle position storage unit 17 stores the operation content of the motor 140 as an operation schedule.
  • the planned operation angle position storage unit 17 stores, for example, the rotation angle with respect to the reference rotation position of the motor 140 of each axis that operates the multi-axis robot 100 as the planned operation angle position.
  • the planned operation angle position acquisition unit 18 is realized, for example, by operating the CPU.
  • the planned operation angle position acquisition unit 18 acquires the planned operation angle position of the motor of each axis based on the planned movement position of the work.
  • the planned operation angle position acquisition unit 18 acquires the operation content stored in the planned operation angle position storage unit 17.
  • the moveability determination unit 16 is realized, for example, by operating the CPU.
  • the movable / non-movable determination unit 16 determines whether or not the motor 140 can be moved to the planned operating angle position based on the difference between the calculated load torque and the allowable torque of the motor 140. As shown in FIG. 5, for example, the movable / non-movable determination unit 16 determines whether or not the load torque that increases as the horizontal distance from the motor 140 (second motor 142) to the work is within the allowable torque of the motor 140. To judge. The movable / non-movable determination unit 16 determines, for example, whether or not the increased load torque falls within the allowable torque of the second motor 142 with respect to the planned movement position in the direction away from the first motor 141 in the radial direction.
  • the movable / non-movable determination unit 16 determines that the work cannot be moved to the planned operating angle position. That is, when the difference obtained by subtracting the permissible torque from the load torque becomes positive, the movable / non-movable determination unit 16 determines that the work cannot be moved to the planned operation angle position. On the other hand, the movable / non-movable determination unit 16 determines that the work can be moved to the planned operation angle position when the load torque does not exceed the allowable torque. That is, the movable / non-movable determination unit 16 determines that the work can be moved to the planned operation angle position when the difference obtained by subtracting the allowable torque from the load torque is negative.
  • the operation execution unit 19 is realized by, for example, operating the CPU.
  • the operation executing unit 19 stops the operation of the motor 140 when the motor 140 cannot be moved to the planned operation angle position. For example, when the load torque at the acquired planned operation angle position exceeds the allowable torque, the operation execution unit 19 stops the operation of the multi-axis robot 100. On the other hand, when the load torque at the acquired planned operation angle position does not exceed the allowable torque, the operation execution unit 19 executes the operation of the multi-axis robot 100.
  • the work load weight acquisition unit 12 acquires the work load weight (step S1).
  • the motor information acquisition unit 14 and the motor information are acquired (step S2).
  • the torque information calculation unit calculates the load torque generated on each axis of the motor 140 based on the acquired load weight based on the acquired load weight, the motor information, and the planned operating angle position (step S3).
  • the planned operation angle position acquisition unit 18 acquires the planned operation angle position of the motor 140 of each axis for moving the work (step S4).
  • the movable / non-movable determination unit 16 determines whether or not the motor 140 can be moved with respect to the acquired planned operating angle position (step S5).
  • the operation execution unit 19 executes the operation of the multi-axis robot 100 (step S6). As a result, the processing by this flow is completed.
  • the operation execution unit 19 stops the operation of the multi-axis robot 100. As a result, the processing by this flow is completed.
  • Each configuration included in the control device 1 can be realized by hardware, software, or a combination thereof.
  • what is realized by software means that it is realized by a computer reading and executing a program.
  • Non-temporary computer-readable media include various types of tangible storage mediums. Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (eg, magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD- Includes R, CD-R / W, and semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (random access memory)).
  • the display program may also be supplied to the computer by various types of temporary computer readable media. Examples of temporary computer-readable media include electrical, optical, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • a control device 1 that controls a multi-axis robot 100 that holds a work, and a planned operation angle position acquisition unit 18 that acquires a planned operation angle position of a motor 140 of each axis based on a planned movement position of the work.
  • a movable / non-movable determination unit 16 for determining whether or not the motor 140 can be moved to the planned operation angle position is provided.
  • a program for operating a computer by using a multi-axis robot 100 for holding a work as a control device 1, and the computer is used to acquire a planned operation angle position of a motor of each axis based on a planned movement position of the work.
  • Acquisition unit 18, torque calculation unit 15 that calculates the load torque applied to the motor 140 from the work based on the load weight related to the work and the horizontal distance from the axis of each axis, the calculated load torque and the allowable torque of the motor 140.
  • the motor 140 is made to function as a movable / non-movable determination unit 16 for determining whether or not the motor 140 can be moved to the planned operation angle position based on the difference between the two.
  • the control device 1 further includes an operation execution unit 19 that stops the operation of the motor 140 when the motor 140 cannot be moved to the planned operation angle position. As a result, it is possible to prevent a load exceeding the allowable torque from being applied to the motor 140. Therefore, the operation of the multi-axis robot 100 can be stabilized.
  • control device 1 is provided with the load weight storage unit 11, but the control device 1 is not limited thereto.
  • the load weight acquisition unit 12 may acquire the load weight from the outside instead of the load weight storage unit 11.
  • control device 1 may further include a measuring unit (not shown) for measuring the load weight of the work.
  • the multi-axis robot 100 may be arranged with a vertical surface such as a wall as a reference surface.
  • the control device 1 may also determine the operating range of the first motor 141 that will move against gravity. That is, the control device 1 may determine the operating range of the motor 140, which rotates against gravity, from the load weight of the work.
  • control device 1 may further include an output unit (not shown) that outputs to the outside that the operation execution unit 19 has stopped operating.
  • the output unit may output to the outside that the operation execution unit 19 has stopped the operation by using, for example, a voice, an image, an optical signal, or the like.
  • the center of gravity of the work has been described as being at the center (flange center) of the mounting portion 130.
  • the torque calculation unit 15 transfers the work to the motor 140 based on the horizontal distance between the position of the center of gravity of the work and the position of each axis of the motor 140.
  • the load torque applied to may be calculated.
  • Control device 15 Torque calculation unit 16 Operating range determination unit 19 Control execution unit 100 Multi-axis robot 140 Motor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

モータの規格を最適化することで、産業ロボットの低コスト化を図ることが可能な制御装置及びプログラムを提供すること。 ワークを保持する多軸ロボットを制御する制御装置であって、ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部と、ワークに関する負荷重量及び各軸の軸心からの水平距離に基づいて、ワークからモータ１４０に加わる荷重トルクを算出するトルク算出部と、算出された荷重トルクとモータの許容トルクとの差に基づいて、モータを動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部と、を備える。

Description

制御装置及びプログラム
　本開示は、制御装置及びプログラムに関する。
　従来より、産業用ロボットとして、例えば、複数のモータが配置される多軸ロボットが知られている。具体的には、産業用ロボットとして、６軸が配置された多軸ロボットが知られている。産業用ロボットでは、フランジ中心位置（エンドエフェクタ取付位置）がより遠くの範囲まで到達できるように動作領域が定義される場合が多い。例えば、産業用ロボットでは、より広い動作領域を確保するため、アームを伸ばし切った姿勢も含めて動作領域と定義される場合が多い。
　ところで、アームを伸ばし切った姿勢では、所定の軸周りに大きなモーメントが作用する。この姿勢でも定格ワークを把持し、所定の動作が実現できるように所定の軸のモータを選定する必要がある。このように選定されたモータが用いられる場合、アームを引いた状態では所定の軸周りのモーメントが小さくなる。この場合、所定の軸のモータ性能がオーバースペックとなる。そこで、把持するワークの重量に応じて姿勢を変化させることで、ワークを可搬可能にする制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０－２６４０６４号公報
　特許文献１では、制御装置が、検出されたワークの重量と、現在のロボットアームの姿勢によって搬送可能な重量とを比較する。ワークの重量が現在の姿勢によって搬送可能な重量を超えている場合、制御装置は、ワークを可搬可能な姿勢にロボットアームの姿勢を変更する。これにより、制御装置は、ワークを搬送することができる。
　ところで、多軸ロボットの場合、軸毎にモータへの負荷を算出することが好ましい。これにより、定格負荷に対してモータの選定を最適化することができれば好適である。モータの選定を最適化することで、産業ロボットの低コスト化を図ることができれば好適である。
（１）本開示は、ワークを保持する多軸ロボットを制御する制御装置であって、前記ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部と、前記ワークに関する負荷重量及び前記各軸の軸心からの水平距離に基づいて、前記ワークから前記モータに加わる荷重トルクを算出するトルク算出部と、算出された荷重トルクと前記モータの許容トルクとの差に基づいて、前記モータを前記動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部と、を備える制御装置に関する。
（２）また、本開示は、ワークを保持する多軸ロボットを制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、前記コンピュータを、前記ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部と、前記ワークに関する負荷重量及び前記各軸の軸心からの水平距離に基づいて、前記ワークから前記モータに加わる荷重トルクを算出するトルク算出部、算出された荷重トルクと前記モータの許容トルクとの差に基づいて、前記モータを前記動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部、として機能させるプログラムに関する。
　本開示によれば、モータの選定を最適化することで、産業ロボットの低コスト化を図ることが可能な制御装置及びプログラムを提供することができる。
本開示の一実施形態に係る制御装置によって制御される多軸ロボットの構成を示す概略図である。 一実施形態の制御装置によって制御される多軸ロボットにおける負荷重量とフランジ中心の到達可能位置とを示すグラフである。 一実施形態の制御装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態の制御装置によって制御される多軸ロボットの構成を示す概略図である。 一実施形態の制御装置によって制御される多軸ロボットにおける軸位置からフランジまでの距離と動作範囲の一例を示す概略図である。 一実施形態の制御装置による処理の流れを示すフローチャートである。 変形例に係る制御装置の構成を示す概略図である。
　以下、本開示の一実施形態に係る制御装置１及びプログラムについて、図１から図６を参照して説明する。
　まず、本実施形態の制御装置１を説明する前に、制御装置１によって制御される産業ロボット（多軸ロボット１００）について、図１及び図２を参照して説明する。
　多軸ロボット１００は、図１に示すように、多数の軸を有するロボットアームである。多軸ロボット１００は、例えば、６つの軸を有するロボットアームである。多軸ロボット１００は、基部１１０と、アーム部１２０と、取付部１３０と、モータ１４０と、を備える。
　基部１１０は、例えば、多軸ロボット１００を配置する配置面Ｆ（図４参照）に対して接触する台座である。以下の説明において、基部１１０は、配置面Ｆに対して固定される。
　アーム部１２０は、基部１１０に取り付けられ、屈曲可能に構成される棒状体である。アーム部１２０は、第１腕部１２１と、第２腕部１２２と、を備える。
　第１腕部１２１は、棒状体である。第１腕部１２１は、一端で基部１１０に接続される。
　第２腕部１２２は、棒状体である。第２腕部１２２は、一端で第１腕部１２１に接続される。
　取付部１３０は、第２腕部１２２の他端に接続される。取付部１３０は、エンドエフェクタ（図示せず）を装着可能に構成される。以下の実施形態において、取付部１３０の中心位置（座標）は、多重ロボットのアーム部１２０の先端の到達位置として用いられる。また、取付部１３０は、フランジ状に構成される。取付部１３０は、例えば、第２腕部１２２の他端部に軸方向を向けて配置される。
　モータ１４０は、例えば、ダイレクトドライブモータである。モータ１４０は、基部１１０及び第１腕部１２１、第１腕部１２１及び第２腕部１２２、第２腕部１２２及び取付部１３０のそれぞれに２つずつ配置される。具体的には、モータ１４０は、基部１１０及び第１腕部１２１、第１腕部１２１及び第２腕部１２２、第２腕部１２２及び取付部１３０のそれぞれに、軸方向を交差させて配置される。以下の実施形態において、モータ１４０は、６個のモータ、具体的には、第１モータ１４１、第２モータ１４２、第３モータ１４３、第４モータ１４４、第５モータ１４５、及び第６モータ１４６を有する。
　第１モータ１４１は、基部１１０及び第１腕部１２１を接続する位置に配置される。第１モータ１４１は、垂直方向に軸を向けて配置される。
　第２モータ１４２は、基部１１０及び第１腕部１２１を接続する位置に配置される。第２モータ１４２は、水平方向に軸を向けて配置される。
　第３モータ１４３は、第１腕部１２１及び第２腕部１２２を接続する位置に配置される。第３モータ１４３は、水平方向に軸を向けて配置される。
　第４モータ１４４は、第１腕部１２１及び第２腕部１２２を接続する位置に配置される。第４モータ１４４は、垂直方向に軸を向けて配置される。
　第５モータ１４５は、第２腕部１２２及び取付部１３０を接続する位置に配置される。第５モータ１４５は、水平方向に軸を向けて配置される。
　第６モータ１４６は、第２腕部１２２及び取付部１３０を接続する位置に配置される。第６モータ１４６は、垂直方向に軸を向けて配置される。
　次に、多軸ロボット１００の動作について説明する。
　多軸ロボット１００では、図２に示すように、ワークの負荷重量が小さければ小さいほど、取付部１３０の中心を第１モータ１４１の軸から遠くまで到達させることができる。すなわち、ワークの負荷重量が小さければ小さいほど、第２モータ１４２、第３モータ１４３、及び第６モータ１４６に掛かる負荷も小さくなるので、取付部１３０の中心を第１モータ１４１の軸から遠くまで到達させることができる。取付部１３０の到達可能位置を第１モータ１４１の軸から遠くまで到達させることで、基部１１０から取付部１３０の間の水平距離を大きくすることができる。基部１１０から取付部１３０の間の水平距離を大きくすることにより、第２モータ１４２及び第３モータ１４３に掛かる荷重トルクは増加する。取付部１３０（エンドエフェクタ）が保持するワーク（図示せず）の負荷重量及び水平距離の長さに応じて、第２モータ１４２及び第３モータ１４３に掛かる荷重トルクは、増加する。
　以下の実施形態では、モータ１４０の許容トルクと負荷重量とに応じて、モータ１４０の動作可能範囲が制限される。これにより、モータ１４０のスペックを下げることで、低コスト化が図られる。
　次に、本開示の一実施形態に係る制御装置１及びプログラムについて説明する。
　制御装置１は、ワークを保持する多軸ロボット１００を制御する装置である。制御装置１は、例えば、モータ１４０の駆動及びエンドエフェクタの動作を制御する。制御装置１は、図３に示すように、負荷重量格納部１１と、負荷重量取得部１２と、モータ情報格納部１３と、モータ情報取得部１４と、トルク算出部１５と、移動可否判断部１６と、動作予定角度位置格納部１７と、動作予定角度位置取得部１８と、動作実行部１９と、を備える。
　負荷重量格納部１１は、例えば、ハードディスク等の記憶媒体である。負荷重量格納部１１は、多軸ロボット１００によって保持されるワークの負荷重量に関する情報を格納する。
　負荷重量取得部１２は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。負荷重量取得部１２は、ワークの負荷重量を取得する。負荷重量取得部１２は、例えば、負荷重量格納部１１に格納されているワークの負荷重量に関する情報を取得する。
　モータ情報格納部１３は、例えば、ハードディスク等の記憶媒体である。モータ情報格納部１３は、モータ１４０の位置と、軸の方向と、許容トルクと、をモータ情報として格納する。具体的には、モータ情報格納部１３は、第１モータ１４１、第２モータ１４２、第３モータ１４３、第４モータ１４４、第５モータ１４５、及び第６モータ１４６のそれぞれについて、モータ１４０の位置（軸の座標）、軸の方向、及び許容トルクをモータ情報として格納する。
　モータ情報取得部１４は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。モータ情報取得部１４は、モータ情報を取得する。本実施形態において、モータ情報取得部１４は、モータ情報格納部１３に格納されているモータ情報を取得する。
　トルク算出部１５は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。トルク算出部１５は、ワークに関する負荷重量及びモータ１４０の各軸の軸心からの水平距離に基づいて、ワークから各軸のモータ１４０に加わる荷重トルクを算出する。トルク算出部１５は、例えば、取得されたモータ情報と、取得された負荷重量とに基づいて、モータ１４０に加わる荷重トルクを算出する。具体的には、トルク算出部１５は、ワークの負荷重量と、モータ１４０の位置と、軸の向きと、ワークまでの水平距離と、に基づいて、ワークの位置（モータ１４０の回転角度）に応じて、モータ１４０に加わる荷重トルクを算出する。トルク算出部１５は、例えば、図４に示すように、ワークの負荷重量をｍ（ｋｇ）、重力加速度をｇ（ｍ／ｓ２）、第２モータ１４２からワーク（取付部１３０）までの水平距離をＬ２（ｍ）、取付部１３０の軸方向と水平な配置面Ｆとのなす角度をθとして、第２モータ１４２に対する荷重トルクＴ２について、
Ｔ２＝Ｌ２×ｍｇ×ｃｏｓθ
を算出することで算出する。
　動作予定角度位置格納部１７は、例えば、ハードディスク等の記憶媒体である。動作予定角度位置格納部１７は、モータ１４０の動作内容を動作予定として格納する。動作予定角度位置格納部１７は、例えば、動作予定角度位置として、多軸ロボット１００を動作させる各軸のモータ１４０の基準回転位置に対する回転角度を格納する。
　動作予定角度位置取得部１８は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。動作予定角度位置取得部１８は、ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する。本実施形態において、動作予定角度位置取得部１８は、動作予定角度位置格納部１７に格納されている動作内容を取得する。
　移動可否判断部１６は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。移動可否判断部１６は、算出された荷重トルクとモータ１４０の許容トルクとの差に基づいて、モータ１４０を動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する。移動可否判断部１６は、例えば、図５に示すように、モータ１４０（第２モータ１４２）からワークまでの水平距離が離れることよって増加する荷重トルクについて、モータ１４０の許容トルクに収まるか否かを判断する。移動可否判断部１６は、例えば、第１モータ１４１から径方向で遠ざかる方向にある移動予定位置に対して、増加する荷重トルクが第２モータ１４２の許容トルクに収まるか否かを判断する。移動可否判断部１６は、荷重トルクが許容トルクを超える場合、動作予定角度位置にワークを移動不可能であると判断する。すなわち、移動可否判断部１６は、荷重トルクから許容トルクを引いた差がプラスとなる場合、動作予定角度位置にワークを移動不可能であると判断する。一方、移動可否判断部１６は、荷重トルクが許容トルクを超えない場合、動作予定角度位置にワークを移動可能であると判断する。すなわち、移動可否判断部１６は、荷重トルクから許容トルクを引いた差がマイナスとなる場合、動作予定角度位置にワークを移動可能であると判断する。
　動作実行部１９は、例えば、ＣＰＵが動作することにより実現される。動作実行部１９は、モータ１４０を動作予定角度位置に移動可能でない場合に、モータ１４０の動作を停止する。例えば、取得した動作予定角度位置における荷重トルクが許容トルクを超えている場合、動作実行部１９は、多軸ロボット１００の動作を停止させる。一方、取得した動作予定角度位置における荷重トルクが許容トルクを超えていない場合、動作実行部１９は、多軸ロボット１００の動作を実行する。
　次に、本実施形態に係る制御装置１の動作の流れについて、図６のフローチャートを参照して説明する。
　まず、ワークの負荷重量取得部１２は、ワークの負荷重量を取得する（ステップＳ１）。次いで、モータ情報取得部１４と、モータ情報を取得する（ステップＳ２）。
　次いで、トルク情報算出部は、取得した負荷重量と、モータ情報、動作予定角度位置とに基づいて、取得した負荷重量によってモータ１４０の各軸に発生する荷重トルクを算出する（ステップＳ３）。次いで、動作予定角度位置取得部１８は、ワークを移動させるための各軸のモータ１４０の動作予定角度位置を取得する（ステップＳ４）。
　次いで、移動可否判断部１６は、取得された動作予定角度位置に対して、モータ１４０を移動可能か否か判断する（ステップＳ５）。モータ１４０を移動することができる場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、動作実行部１９は、多軸ロボット１００の動作を実行する（ステップＳ６）。これにより、本フローによる処理は、終了する。一方、モータ１４０を移動することができない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、動作実行部１９は、多軸ロボット１００の動作を停止する。これにより、本フローによる処理は終了する。
　次に、本開示のプログラムについて説明する。
　制御装置１に含まれる各構成は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
　プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ(Programmable ROM)、ＥＰＲＯＭ(Erasable PROM)、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ(random access memory）)を含む。また、表示プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体(transitory computer readable medium)によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　以上、一実施形態に係る制御装置１及びプログラムによれば、以下の効果を奏する。
（１）ワークを保持する多軸ロボット１００を制御する制御装置１であって、ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータ１４０の動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部１８と、ワークに関する負荷重量及び各軸の軸心からの水平距離に基づいて、ワークからモータ１４０に加わる荷重トルクを算出するトルク算出部１５と、算出された荷重トルクとモータ１４０の許容トルクとの差に基づいて、モータ１４０を動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部１６と、を備える。
　また、ワークを保持する多軸ロボット１００を制御装置１としてコンピュータを動作させるプログラムであって、コンピュータを、ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部１８、ワークに関する負荷重量及び各軸の軸心からの水平距離に基づいて、ワークからモータ１４０に加わる荷重トルクを算出するトルク算出部１５、算出された荷重トルクとモータ１４０の許容トルクとの差に基づいて、モータ１４０を動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部１６、として機能させる。
　これにより、アーム部１２０を最大限伸ばした付近の姿勢では軽い負荷のみを扱えるようにするとともに、アーム部１２０を引いた姿勢でのみ重い負荷を扱う場合、モータ１４０のスペックを下げることができるので、低コスト化を図ることができる。また他の効果として、多軸ロボット１００の定格負荷はそのまま、アーム部１２０を引いた姿勢に限定して定格負荷より大きい重量のワークを扱うことが可能になる。したがって、アームを引いた姿勢におけるスペックアップを図ることができる。
（２）制御装置１は、モータ１４０を動作予定角度位置に移動可能でない場合に、モータ１４０の動作を停止する動作実行部１９と、をさらに備える。これにより、モータ１４０に許容トルク以上の負荷が掛かることを抑制できる。したがって、多軸ロボット１００の動作を安定させることができる。
　以上、本開示の制御装置１及びプログラムの好ましい各実施形態につき説明したが、本開示は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
　例えば、上記実施形態において、制御装置１は、負荷重量格納部１１を備えるとしたが、これに制限されない。負荷重量取得部１２は、負荷重量格納部１１に代えて、外部から負荷重量を取得してもよい。また、制御装置１は、ワークの負荷重量を測定する測定部（図示せず）をさらに備えてもよい。
　また、上記実施形態において、多軸ロボット１００は、壁等の垂直面を基準面として配置されてもよい。この場合、制御装置１は、図６に示すように、重力に抗して移動することになる第１モータ１４１についても動作範囲を決定してもよい。すなわち、制御装置１は、重力に抗して回転することになるモータ１４０について、ワークの負荷重量から動作範囲を決定するようにしてもよい。
　また、上記実施形態において、制御装置１は、動作実行部１９が動作を停止したことを外部に出力する出力部（図示せず）をさらに備えてもよい。出力部は、例えば、音声、画像、光信号等を用いて、動作実行部１９が動作を停止したことを外部に出力してもよい。
　また、上記実施形態では、ワークの重心について、取付部１３０の中心（フランジ中心）にあるとして説明された。一方、ワークの重心が取付部１３０の中心（フランジ中心）に無い場合、トルク算出部１５は、ワークの重心位置とモータ１４０の各軸との位置との水平距離に基づいて、ワークからモータ１４０に加わる荷重トルクを算出してもよい。
　１　制御装置
　１５　トルク算出部
　１６　動作範囲決定部
　１９　制御実行部
　１００　多軸ロボット
　１４０　モータ

Claims (4)

  1. 　ワークを保持する多軸ロボットを制御する制御装置であって、
    　前記ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部と、
    　前記ワークに関する負荷重量及び前記各軸の軸心からの水平距離に基づいて、前記ワークから前記モータに加わる荷重トルクを算出するトルク算出部と、
    　算出された荷重トルクと前記モータの許容トルクとの差に基づいて、前記モータを前記動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部と、
    を備える制御装置。
  2. 　前記ワークの負荷重量を測定する測定部をさらに備える請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記モータを前記動作予定角度位置に移動可能でない場合に、前記モータの動作を停止する動作実行部をさらに備える請求項１又は２に記載の制御装置。
  4. 　ワークを保持する多軸ロボットを制御装置としてコンピュータを動作させるプログラムであって、
    　前記コンピュータを、
    　前記ワークの移動予定位置に基づく各軸のモータの動作予定角度位置を取得する動作予定角度位置取得部と、
    　前記ワークに関する負荷重量及び前記各軸の軸心からの水平距離に基づいて、前記ワークから前記モータに加わる荷重トルクを算出するトルク算出部、
    　算出された荷重トルクと前記モータの許容トルクとの差に基づいて、前記モータを前記動作予定角度位置に移動可能か否かを判断する移動可否判断部、
    として機能させるプログラム。
PCT/JP2021/010134 2020-03-18 2021-03-12 制御装置及びプログラム WO2021187378A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202180019579.4A CN115279560A (zh) 2020-03-18 2021-03-12 控制装置和程序
US17/759,994 US20230067098A1 (en) 2020-03-18 2021-03-12 Controller and program
JP2022508323A JPWO2021187378A1 (ja) 2020-03-18 2021-03-12
DE112021000425.5T DE112021000425T5 (de) 2020-03-18 2021-03-12 Steuerung und Programm

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020047521 2020-03-18
JP2020-047521 2020-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021187378A1 true WO2021187378A1 (ja) 2021-09-23

Family

ID=77768445

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/010134 WO2021187378A1 (ja) 2020-03-18 2021-03-12 制御装置及びプログラム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230067098A1 (ja)
JP (1) JPWO2021187378A1 (ja)
CN (1) CN115279560A (ja)
DE (1) DE112021000425T5 (ja)
WO (1) WO2021187378A1 (ja)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10264064A (ja) * 1997-03-19 1998-10-06 Yaskawa Electric Corp ロボットアームの制御装置
JPH11277468A (ja) * 1998-03-30 1999-10-12 Denso Corp ロボットの制御装置
JP2000504636A (ja) * 1996-02-14 2000-04-18 アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ 所定の軌道に沿っての産業用ロボットの制御方法
JP2012006097A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Yaskawa Electric Corp ロボット装置
JP2016087700A (ja) * 2014-10-29 2016-05-23 ファナック株式会社 負荷情報の設定を確認する機能を備えた制御装置
JP2018153045A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 ファナック株式会社 モータ選定装置
JP2019181654A (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 ファナック株式会社 設置形態判定装置、設置形態判定用コンピュータプログラム及び記録媒体
WO2019238975A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Universal Robots A/S Dual mode free-drive of robot arm
US20200061820A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Simulation assisted planning of motions to lift heavy objects

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6128767B2 (ja) * 2012-07-05 2017-05-17 キヤノン株式会社 ロボット制御装置、及びロボット制御方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000504636A (ja) * 1996-02-14 2000-04-18 アセア ブラウン ボベリ アクチボラグ 所定の軌道に沿っての産業用ロボットの制御方法
JPH10264064A (ja) * 1997-03-19 1998-10-06 Yaskawa Electric Corp ロボットアームの制御装置
JPH11277468A (ja) * 1998-03-30 1999-10-12 Denso Corp ロボットの制御装置
JP2012006097A (ja) * 2010-06-23 2012-01-12 Yaskawa Electric Corp ロボット装置
JP2016087700A (ja) * 2014-10-29 2016-05-23 ファナック株式会社 負荷情報の設定を確認する機能を備えた制御装置
JP2018153045A (ja) * 2017-03-14 2018-09-27 ファナック株式会社 モータ選定装置
JP2019181654A (ja) * 2018-04-17 2019-10-24 ファナック株式会社 設置形態判定装置、設置形態判定用コンピュータプログラム及び記録媒体
WO2019238975A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Universal Robots A/S Dual mode free-drive of robot arm
US20200061820A1 (en) * 2018-08-24 2020-02-27 Siemens Aktiengesellschaft Simulation assisted planning of motions to lift heavy objects

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2021187378A1 (ja) 2021-09-23
DE112021000425T5 (de) 2022-10-20
CN115279560A (zh) 2022-11-01
US20230067098A1 (en) 2023-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5941083B2 (ja) 外部環境との接触を検知するロボット制御装置
US9452532B2 (en) Robot, device and method for controlling robot, and computer-readable non-transitory recording medium
US9050722B2 (en) Pickup device capable of determining holding position and posture of robot based on selection condition
US9776328B2 (en) Robot control apparatus having function of detecting contact with object or person
US10603798B2 (en) Robot
JP6472214B2 (ja) ロボット装置の制御方法及びロボット装置
JP2019098410A (ja) ロボットの速度を制限する制御装置
US11192247B2 (en) Robot controller for controlling arc motion of robot
US11298781B2 (en) Workpiece rotating appartus and robot system
US11141855B2 (en) Robot system, method of controlling robot arm, recording medium, and method of manufacturing an article
JP2022528505A (ja) ケーブル・ロボット
WO2021187378A1 (ja) 制御装置及びプログラム
JP2019018298A (ja) ロボット装置、ロボット装置の制御方法、ロボット装置を用いた組立方法
JP2017154221A (ja) ロボット、ロボットの制御装置及びロボットの制御方法
JP2017007010A (ja) ロボット、制御装置およびロボットシステム
JP4389980B2 (ja) 多関節型ロボットの制御方法
CN115139296A (zh) 机器人的控制方法、机器人系统以及存储介质
US11806874B2 (en) Robot system
JP6367702B2 (ja) 位置決めシステム及び溶接システム
JP7481941B2 (ja) ロボットおよびロボットシステム
TWI790027B (zh) 機器人以及教示方法
WO2024113074A1 (zh) 并联机器人
JP7370975B2 (ja) 水平多関節ロボット
US20220314450A1 (en) Method For Controlling Robot, Robot System, And Storage Medium
JP2024071866A (ja) ロボットの制御方法およびロボットシステム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21772054

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022508323

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21772054

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1