WO2024100721A1 - 数値制御装置及び数値制御システム - Google Patents

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WO2024100721A1
WO2024100721A1 PCT/JP2022/041389 JP2022041389W WO2024100721A1 WO 2024100721 A1 WO2024100721 A1 WO 2024100721A1 JP 2022041389 W JP2022041389 W JP 2022041389W WO 2024100721 A1 WO2024100721 A1 WO 2024100721A1
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robot
sensitivity
control device
numerical control
contact
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PCT/JP2022/041389
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English (en)
French (fr)
Inventor
一剛 今西
Original Assignee
ファナック株式会社
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/06Safety devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical 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

Definitions

  • This disclosure relates to a numerical control device and a numerical control system.
  • variable load compensation for a task in which a collaborative robot moves while in contact with an object, such as opening and closing a door
  • the collaborative robot will erroneously determine contact and stop moving. This makes it time-consuming to re-teach the load. Therefore, it is desirable to prevent collaborative robots from stopping moving due to erroneous contact determinations without having to re-teach the load.
  • One aspect of the present disclosure is a numerical control device that controls a robot via a robot control device using a numerical control program, the numerical control device including: an analysis unit that analyzes a robot control command in the numerical control program; a sensitivity change unit that generates a signal for changing the contact stop sensitivity when the robot stops operating in response to an external force in response to the robot control command; and a robot command signal generation unit that generates a robot command signal including the signal for changing the contact stop sensitivity and transmits it to the robot control device.
  • One aspect of the present disclosure is a numerical control system that controls a robot via a robot control device using a numerical control program of a numerical control device, the numerical control device comprising: an analysis unit that analyzes a robot control command in the numerical control program; a sensitivity change unit that generates a signal for changing the contact stop sensitivity when the robot stops operating in response to an external force in response to the robot control command; and a robot command signal generation unit that generates a robot command signal including the signal for changing the contact stop sensitivity and transmits it to the robot control device, the robot control device comprising: a robot-side sensitivity change unit that changes the contact stop sensitivity when the robot stops operating in response to an external force based on the robot command signal; and a contact control unit that causes the robot to perform a contact stop operation in response to a load detected by the robot based on the changed contact stop sensitivity.
  • FIG. 1 is a functional block diagram showing a configuration of a numerical control system according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a functional block diagram of a numerical control device and a robot control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a contact stop sensitivity change command.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a numerical control program according to the embodiment; 5 is a sequence diagram showing the flow of signals and information between a numerical control device and a robot control device when the numerical control program shown in FIG. 4 is executed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a collaborative robot that performs a task involving contact with the outside world.
  • Figure 1 is a functional block diagram of a numerical control system 1 according to this embodiment.
  • the numerical control system 1 comprises a machine tool 2 that processes a workpiece (not shown), a numerical control device (CNC) 4 that controls the operation of the machine tool 2, a collaborative robot 3 provided near the machine tool 2, and a robot control device 5 that controls the operation of the collaborative robot 3.
  • the numerical control system 1 controls the operation of the machine tool 2 and the collaborative robot 3 in a coordinated manner by using the numerical control device 4 and the robot control device 5 that are connected to each other so that they can communicate with each other.
  • the machine tool 2 processes a workpiece (not shown) in response to a machine tool control signal sent from the numerical control device 4.
  • the machine tool 2 is, for example, a lathe, a drill press, a milling machine, a grinding machine, a laser processing machine, an injection molding machine, etc., but is not limited to these.
  • the collaborative robot 3 operates under the control of the robot control device 5, and performs a predetermined task on a workpiece being machined by, for example, the machine tool 2.
  • the collaborative robot 3 is, for example, a multi-joint robot, and a tool 3b for gripping, machining, and inspecting the workpiece is attached to the arm tip 3a.
  • the collaborative robot 3 will be described as a six-axis multi-joint robot, but this is not limited to this.
  • the collaborative robot 3 will be described as a six-axis multi-joint robot, but the number of axes is not limited to this.
  • the collaborative robot 3 has functions such as a contact stop function, an escape mode function, and an inversion operation function, and can work safely in collaboration with humans.
  • the contact stop function is a function that immediately stops the collaborative robot 3 when it comes into contact with a human with a light force (for example, 10 to 20 N (i.e., 1 to 2 kgf)).
  • the escape mode function is a function that allows the arm of the collaborative robot 3 to escape on each axis by the human pushing the arm.
  • the inversion operation function is a function that reduces pinching by instantly inverting the arm when the collaborative robot 3 comes into contact with a hard object.
  • the collaborative robot 3 is equipped with an external force detection sensor to detect external forces such as contact with a human.
  • the external force detection sensor is, for example, a torque sensor or a force sensor. That is, the collaborative robot 3 detects contact with a human using the external force detection sensor, and the robot control device 5 stops the operation of the collaborative robot 3 according to the external force detected by the external force detection sensor. This allows the collaborative robot 3 to work safely in collaboration with humans.
  • the numerical control device 4 and the robot control device 5 are computers that are each composed of hardware such as a calculation processing means such as a CPU (Central Processing Unit), auxiliary storage means such as an HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive) that stores various computer programs, a main storage means such as a RAM (Random Access Memory) for storing data temporarily required for the calculation processing means to execute the computer programs, an operation means such as a keyboard that allows the operator to perform various operations, and a display means such as a display that displays various information to the operator.
  • the numerical control device 4 and the robot control device 5 are capable of sending and receiving various signals to each other, for example, via Ethernet (registered trademark).
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the numerical control device 4 and the robot control device 5 according to this embodiment. First, the detailed configuration of the numerical control device 4 will be described. As shown in FIG. 2, the numerical control device 4 realizes various functions such as a function to control the operation of the machine tool 2 and a function to generate a motion path of the control axis of the collaborative robot 3, by using the above hardware configuration.
  • the numerical control device 4 uses a numerical control program to control the collaborative robot 3 via the robot control device 5. That is, the numerical control device 4 generates various commands for controlling the operation of the collaborative robot 3 and the tool 3b according to the numerical control program for the robot, and transmits them to the robot control device 5. More specifically, the numerical control device 4 includes a program input unit 41, an analysis unit 42, an operation control unit 43, a memory unit 44, a robot command signal generation unit 45, a data transmission/reception unit 46, and a sensitivity change unit 47.
  • the program input unit 41 reads out a numerical control program for a robot, which is composed of multiple robot command blocks, from the memory unit 44 and inputs it sequentially to the analysis unit 42.
  • the analysis unit 42 analyzes the command type based on the numerical control program input from the program input unit 41 for each command block, and outputs the analysis result to the operation control unit 43 and the robot command signal generation unit 45. More specifically, when the command type of the command block is a machine tool numerical control command for the machine tool 2, the analysis unit 42 transmits this machine tool numerical control command to the operation control unit 43. When the command type of the command block is a robot numerical control command for the collaborative robot 3, the analysis unit 42 outputs this robot numerical control command (hereinafter also referred to as a robot control command) to the robot command signal generation unit 45.
  • a robot control command hereinafter also referred to as a robot control command
  • the operation control unit 43 generates a machine tool control signal for controlling the operation of the machine tool 2 according to the analysis results sent from the analysis unit 42, and inputs the signal to the actuators that drive the various axes of the machine tool 2.
  • the machine tool 2 operates according to the machine tool control signal input from the operation control unit 43, and machines a workpiece (not shown).
  • the memory unit 44 stores, for example, a plurality of numerical control programs created based on operations by an operator. More specifically, the memory unit 44 stores numerical control programs that are composed of a plurality of command blocks for the machine tool 2 for controlling the operation of the machine tool 2, a plurality of command blocks for the collaborative robot 3 for controlling the operation of the collaborative robot 3, and the like.
  • the numerical control programs stored in the memory unit 44 are written in a known programming language for controlling the operation of the machine tool 2, such as G-code or M-code.
  • the memory unit 44 also stores, for example, machine coordinate values indicating the positions of various axes of the machine tool 2 operating under the above-mentioned numerical control program (i.e., the positions of the tool rest, table, etc. of the machine tool 2). These machine coordinate values are defined under a machine tool coordinate system that has as its origin a reference point determined at an arbitrary position on the machine tool 2 or in the vicinity of the machine tool 2. The machine coordinate values, which change sequentially under the numerical control program, are successively updated by a process not shown in the figures so that the latest values are stored in the memory unit 44.
  • the memory unit 44 also stores, for example, robot coordinate values indicating the position and orientation of the control point (e.g., the arm tip 3a of the collaborative robot 3) of the collaborative robot 3 operating under the control of the robot control device 5, in other words, the position of each control axis of the collaborative robot 3.
  • these robot coordinate values are defined under a robot coordinate system that is different from the machine tool coordinate system.
  • the memory unit 44 is updated sequentially with the robot coordinate values obtained from the robot control device 5 by a process not shown in the figure so that the latest values of the robot coordinate values that change sequentially under the numerical control program are stored.
  • the memory unit 44 also stores teaching positions, such as the start point and end point of the collaborative robot 3, input by the operator. Specifically, the memory unit 44 stores teaching positions of the collaborative robot 3 input from a teach pendant or the like, teaching positions input from a keyboard or the like, etc.
  • the teaching positions of the collaborative robot 3 include robot coordinate values indicating the positions of each control axis of the collaborative robot 3, and these robot coordinate values are defined under a robot coordinate system that is different from the machine tool coordinate system.
  • the robot command signal generation unit 45 generates a robot command signal for each robot command block based on the analysis results for each robot command block input from the analysis unit 42, and writes the generated robot command signal to the data transmission/reception unit 46.
  • the robot command signal generation unit 45 generates a robot command signal for each robot command block based on the robot numerical control command as the analysis result input from the analysis unit 42, and writes the generated robot command signal to the data transmission/reception unit 46.
  • the data transmission/reception unit 46 transmits and receives various data such as commands and robot coordinate values to and from the data transmission/reception unit 60 of the robot control device 5. Specifically, the data transmission/reception unit 46 transmits the robot command signal generated by the robot command signal generation unit 45 to the data transmission/reception unit 60 of the robot control device 5.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal to change the sensitivity of the contact stop operation (hereinafter also referred to as contact stop sensitivity) when the collaborative robot 3 stops its operation in response to an external force, in accordance with the robot control command analyzed by the analysis unit 42.
  • the sensitivity change unit 47 may change the contact stop sensitivity before and after an operation of the collaborative robot 3 that involves contact with an external object, in response to a robot command signal.
  • the sensitivity change unit 47 may also change the contact stop sensitivity according to the direction of the movement of the collaborative robot 3 involving contact with the outside, based on the robot command signal. For example, the sensitivity change unit 47 may change the contact stop sensitivity for the direction in which the collaborative robot 3 moves in accordance with the robot control command to a relatively low setting, and change the contact stop sensitivity for other directions to a relatively high setting.
  • the numerical control device 4 enables operations involving contact with the outside by changing the contact stop sensitivity to a relatively low setting in the direction in which the collaborative robot 3 receives a reaction force.
  • the numerical control device 4 can stop the collaborative robot 3 more safely compared to when the contact stop sensitivity is changed to a relatively low setting.
  • the sensitivity change unit 47 may also change the contact stop sensitivity according to at least one of the weight of the object that the collaborative robot 3 comes into contact with or the inertia of the object, using a robot command signal.
  • the robot control device 5 causes the collaborative robot 3 to perform an operation involving contact with an external object, or causes the collaborative robot 3 to perform a contact stop operation, depending on the changed contact stop sensitivity.
  • the action of the collaborative robot 3 involving contact with an external object refers to the action of the collaborative robot 3 moving in a specified direction while contacting an external object.
  • the action of the collaborative robot 3 involving contact with an external object may be, for example, the action of the hand of the collaborative robot 3 gripping a door handle and moving in a direction to open the door.
  • the contact stop operation indicates that when the collaborative robot 3 moves in a specified direction while in contact with an external object, if it detects an external force of a certain level or greater, the collaborative robot 3 will stop moving.
  • the above hardware configuration of the robot control device 5 realizes various functions such as a memory unit 51, an analysis unit 52, a robot command generation unit 53, a program management unit 54, a trajectory control unit 55, a kinematics control unit 56, a servo control unit 57, a load setting selection unit 58, a dynamics control unit 59, a data transmission/reception unit 60, a sensitivity change unit 61, and a contact control unit 62.
  • the robot control device 5 controls the operation of the collaborative robot 3 based on commands sent from the numerical control device 4.
  • the memory unit 51 stores the robot program and various information for controlling the collaborative robot 3.
  • the memory unit 51 also stores the load setting of the collaborative robot 3. Note that in this embodiment, the memory unit 51 is provided in the robot control device 5, but the memory unit 51 may be provided in the numerical control device 4, or in an external electronic device or external server outside the numerical control device 4 and the robot control device 5.
  • the data transmission/reception unit 60 receives the robot command signal transmitted from the data transmission/reception unit 46 of the numerical control device 4. The data transmission/reception unit 60 also outputs the received robot command signal to the analysis unit 52 in sequence.
  • the analysis unit 52 analyzes the robot command signal input from the data transmission/reception unit 60.
  • the analysis unit 52 also outputs the analysis result to the robot command generation unit 53. Furthermore, when the analysis unit 52 detects a signal for selecting a load setting for the collaborative robot 3 from the robot command signal, it notifies the load setting selection unit 58, described below, of the load setting.
  • the robot command generation unit 53 generates a robot command corresponding to the robot command signal based on the analysis result of the robot command signal input from the analysis unit 52.
  • the robot command generation unit 53 outputs the generated robot command to the program management unit 54.
  • the program management unit 54 When the program management unit 54 receives a robot command from the robot command generation unit 53, it executes the robot commands sequentially to generate an operation plan for the collaborative robot 3 according to the robot command signal, and outputs the operation plan to the trajectory control unit 55.
  • the program management unit 54 adds the input block robot command to the robot program stored in the memory unit 51.
  • a robot program corresponding to the robot command signal sent from the numerical control device 4 is generated and stored in the memory unit 51.
  • the stored robot program is started and played when the program management unit 54 receives a robot program start command as a robot command.
  • the trajectory control unit 55 calculates time series data of the control points of the collaborative robot 3 and outputs it to the kinematics control unit 56.
  • the kinematics control unit 56 calculates the target angles of each joint of the collaborative robot 3 from the input time series data and inputs them to the servo control unit 57.
  • the servo control unit 57 generates a robot control signal for the collaborative robot 3 by feedback controlling each servo motor of the collaborative robot 3 so that the target angle input from the kinematics control unit 56 is realized, and inputs the signal to the servo motor of the collaborative robot 3.
  • the servo control unit 57 also generates a robot control signal that reflects the torque calculated by the dynamics control unit 59, which will be described later. This enables the robot control device 5 to control the collaborative robot 3 based on the load setting.
  • the load setting selection unit 58 selects a load setting stored in the memory unit 51 in response to the robot command signal analyzed by the analysis unit 52, and notifies the dynamics control unit 59 of the selected load setting.
  • the dynamics control unit 59 calculates the torque to be input to the collaborative robot 3 by inverse dynamics calculation based on the load setting selected by the load setting selection unit 58.
  • the dynamics control unit 59 outputs the torque obtained by calculation to the servo control unit 57.
  • the inverse dynamics calculation of the collaborative robot 3 is a method of calculating the input torque to each motor to realize the desired motion (time series data of the position, speed, and acceleration of each joint) calculated in the motion trajectory plan of the collaborative robot 3, taking into account the hand load, gravity, and the weight of the collaborative robot 3.
  • Numerical calculation methods such as the calculated torque method and the Newton-Euler method have been disclosed as methods related to this type of inverse dynamics calculation (for example, JP 8-118275 A and JP 2015-58520 A).
  • the sensitivity change unit 61 changes the contact stop sensitivity in response to a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation transmitted from the numerical control device 4.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the contact control unit 62 controls the contact stop operation according to the results of the external force detection by the external force detection sensor in the collaborative robot 3.
  • the contact stop sensitivity change is generally controlled as shown below.
  • the analysis unit 42 notifies the sensitivity change unit 47 of the command.
  • the sensitivity change unit 47 In response to the contact stop determination sensitivity change command analyzed by the analysis unit 42, the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity according to the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the contact control unit 62 performs a contact stop operation in response to the load detected by the collaborative robot 3 based on the changed contact stop sensitivity. In addition, if a load exceeding the load set by the changed contact stop sensitivity is detected, the contact control unit 62 notifies the servo control unit 57 to stop the operation.
  • the numerical control device 4 and the robot control device 5 change the contact stop sensitivity of the collaborative robot 3, allowing the collaborative robot 3 to operate while in contact with an external object without having to re-teach the load.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a contact stop sensitivity change command.
  • the contact stop sensitivity change command includes a number of contact stop sensitivities (No. 1 to No. 10) and commands (G200 to G209) corresponding to each contact stop sensitivity.
  • No. 1 is the least sensitive, and as the No. value increases, the sensitivity increases, with No. 10 being the most sensitive.
  • the robot control device 5 stops the operation involving contact when the external force detection sensor in the collaborative robot 3 detects a relatively large load as an external force.
  • the robot control device 5 stops the operation involving contact when the external force detection sensor in the collaborative robot 3 detects a relatively small load as an external force.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a numerical control program according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a sequence diagram showing the flow of signals and information between the numerical control device 4 and the robot control device 5 when the numerical control program shown in FIG. 4 is executed.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a collaborative robot 3 performing work involving contact with the outside.
  • the numerical control device 4 and the robot control device 5 set the contact stop sensitivity of the collaborative robot 3 to low. Note that while the collaborative robot 3 is opening and closing the door 8 on the external work object 7 in the moving direction X, the load on the collaborative robot 3 changes over time.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion to a relatively high setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity to a relatively high setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion to a relatively medium setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity to a relatively medium setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation to a relatively low setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity to a relatively low setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the robot control device 5 moves the collaborative robot 3 in a straight line to the door open end position on the Cartesian coordinate system and positions it.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion to a relatively medium setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity to a relatively medium setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation to a relatively low setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop operation from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity to a relatively low setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the robot control device 5 moves the collaborative robot 3 in a straight line to the door closed end position on the Cartesian coordinate system and positions it.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion to a relatively medium setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stop motion from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stop sensitivity to a relatively medium setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stop sensitivity.
  • the sensitivity change unit 47 generates a signal for changing the sensitivity of the contact stopping operation to a relatively high setting, and transmits it to the robot control device 5 via the robot command signal generation unit 45 and the data transmission/reception unit 46.
  • the analysis unit 52 of the robot control device 5 detects a signal for changing the sensitivity of the contact stopping operation from the robot command signal, it notifies the sensitivity change unit 61 of the changes.
  • the sensitivity change unit 61 of the robot control device 5 changes the contact stopping sensitivity to a relatively high setting in accordance with the changes notified by the analysis unit 52.
  • the sensitivity change unit 61 notifies the contact control unit 62 of the changed contact stopping sensitivity.
  • "M30" is commanded, and the numerical control program ends.
  • the numerical control device 4 and the robot control device 5 change the contact stop sensitivity depending on the operation of the collaborative robot 3.
  • the numerical control device 4 includes an analysis unit 42 that analyzes the robot control commands in the numerical control program, a sensitivity change unit that generates a signal for changing the contact stop sensitivity when the collaborative robot 3 stops operating in response to an external force in response to the robot control command, and a robot command signal generation unit that generates a robot command signal including a signal for changing the contact stop sensitivity and transmits it to the robot control device 5.
  • the numerical control device 4 can change the contact stop sensitivity of the collaborative robot 3 using a numerical control program. Therefore, the numerical control device 4 prevents the robot control device 5 from making an erroneous contact stop judgment without re-teaching the load, and enables the collaborative robot 3 to operate while in contact with an object.
  • the sensitivity change unit 47 may also change the contact stop sensitivity before and after an operation involving contact with an external object by the collaborative robot 3, using a robot command signal.
  • the numerical control device 4 can control the contact stop operation of the collaborative robot 3 using the contact stop sensitivity according to whether it is before or after an operation involving contact with an external object.
  • the sensitivity change unit 47 may also change the contact stop sensitivity according to the direction of the motion of the collaborative robot 3 involving contact with the outside, using a robot command signal.
  • the numerical control device 4 can control the contact stop motion of the collaborative robot 3 using the contact stop sensitivity according to the direction of the motion involving contact with an external object.
  • the sensitivity change unit 47 may also change the contact stop sensitivity according to at least one of the weight of an object that the collaborative robot 3 comes into contact with or the inertia of the object, by means of a robot command signal.
  • the numerical control device 4 can control the contact stop operation of the collaborative robot 3 using the contact stop sensitivity according to the weight of an object that the collaborative robot 3 comes into contact with or the inertia of the object.
  • the numerical control device 4 includes an analysis unit 42 that analyzes the robot control command in the numerical control program, a sensitivity change unit that generates a signal for changing the contact stop sensitivity when the collaborative robot 3 stops operating in response to an external force in response to the robot control command, and a robot command signal generation unit that generates a robot command signal including a signal for changing the contact stop sensitivity and transmits it to the robot control device 5.
  • the robot control device 5 includes a sensitivity change unit 61 that changes the contact stop sensitivity when the collaborative robot 3 stops operating in response to an external force based on the robot command signal, and a contact control unit 62 that causes the collaborative robot 3 to perform the contact stop operation in response to the load detected by the collaborative robot 3 based on the changed contact stop sensitivity.
  • the numerical control system 1 can change the contact stop sensitivity of the collaborative robot 3 using a numerical control program. Therefore, the numerical control system 1 prevents the robot control device 5 from making an erroneous contact stop judgment without re-teaching the load, and enables the collaborative robot 3 to operate while in contact with an object.
  • the above-mentioned numerical control system 1 can be realized by hardware, software, or a combination of these. Furthermore, the control method performed by the above-mentioned numerical control system 1 can also be realized by hardware, software, or a combination of these.
  • being realized by software means being realized by a computer reading and executing a program.
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-transitory computer readable media include magnetic recording media (e.g., hard disk drives), magneto-optical recording media (e.g., magneto-optical disks), CD-ROMs (Read Only Memory), CD-Rs, CD-R/Ws, and semiconductor memories (e.g., mask ROMs, PROMs (Programmable ROMs), EPROMs (Erasable PROMs), flash ROMs, and RAMs (random access memory)).
  • a numerical control device (4) that controls a robot (3) via a robot control device (5) using a numerical control program, an analysis unit (42) that analyzes a robot control command in the numerical control program; a sensitivity change unit (47) that generates a signal for changing a contact stop sensitivity when the robot stops its operation in response to an external force in response to the robot control command; a robot command signal generating unit (45) that generates a robot command signal including a signal for changing the contact stop sensitivity and transmits the robot command signal to the robot control device;
  • a numerical control device comprising: (Appendix 2) The numerical control device according to claim 1, wherein the sensitivity change unit (47) changes the contact stop sensitivity before and after an operation of the robot (3) involving contact with an external object in response to the robot command signal.
  • the numerical control device (Appendix 3) The numerical control device according to claim 1, wherein the sensitivity change unit (47) changes the contact stop sensitivity according to a direction of a movement of the robot (3) that involves contact with an external object by the robot command signal. (Appendix 4) The sensitivity change unit (47) changes the contact stop sensitivity according to at least one of a weight of an object that the robot (3) comes into contact with or an inertia of the object, by the robot command signal. (Appendix 5) 2. The numerical control device according to claim 1, wherein the robot is a collaborative robot that detects contact with a human and stops its operation.
  • the numerical control device includes: an analysis unit (42) that analyzes a robot control command in the numerical control program; a sensitivity change unit (47) that generates a signal for changing a contact stop sensitivity when the robot stops its operation in response to an external force in response to the robot control command; a robot command signal generating unit that generates a robot command signal including a signal for changing the contact stop sensitivity and transmits the robot command signal to the robot control device; Equipped with The robot control device includes: a robot-side sensitivity change unit (61) that changes the contact stop sensitivity when the robot stops its operation in response to an external force based on the robot command signal; a contact control unit (62) that causes the robot to perform a contact stop operation in response to a load detected by the robot based on the changed contact stop sensitivity; A numerical control system comprising: (Appendix 7) The numerical control system according to claim 6, wherein the

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Abstract

負荷の再教示を行うことなく、誤った接触判定による協働ロボットの動作の停止を防ぐことができる数値制御装置及び数値制御システムを提供すること。数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御装置は、前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、を備える。

Description

数値制御装置及び数値制御システム
 本開示は、数値制御装置及び数値制御システムに関する。
 従来、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットに関する技術が開示されている。例えば、協働ロボットの接触力を正確に計測するため、保持するワークの負荷情報を設定する技術が開示されている。
 また、加工現場を自動化するため、工作機械からロボットを操作するシステムに関する技術が開示されている。例えば、工作機械のユーザが慣れ親しんだ数値制御指令を用いてロボットの運転を行う技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2014-241018号公報
 ドアを開閉する動作などのような協働ロボットが物体に接触しながら移動する作業に対して変動負荷補正を用いる場合、負荷が経時によって変化すると、協働ロボットは、誤った接触判定により動作を停止する。そのため、負荷の再教示に手間が掛かっていた。よって、負荷の再教示を行うことなく、誤った接触判定による協働ロボットの動作の停止を防ぐことが望まれている。
 本開示の一態様は、数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御装置であって、前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、を備える数値制御装置である。
 本開示の一態様は、数値制御装置の数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御システムであって、前記数値制御装置は、前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、を備え、前記ロボット制御装置は、前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における前記接触停止感度を変更するロボット側感度変更部と、変更された前記接触停止感度に基づいて、前記ロボットが検出した負荷に応じて接触停止動作を前記ロボットに行わせる接触制御部と、を備える数値制御システムである。
本実施形態に係る数値制御システムの構成を示す機能ブロック図である。 本実施形態に係る数値制御装置及びロボット制御装置の機能ブロック図である。 接触停止感度変更指令の一例を示す図である。 本実施形態に係る数値制御プログラムの例を示す図である。 図4に示される数値制御プログラムを実行した際における数値制御装置とロボット制御装置との間の信号及び情報の流れを示すシーケンス図である。 外部への接触を伴う作業を行う協働ロボットの一例を示す図である。
 以下、本開示の実施形態の一例について説明する。図1は、本実施形態に係る数値制御システム1の機能ブロック図である。
 数値制御システム1は、図示しないワークを加工する工作機械2と、この工作機械2の動作を制御する数値制御装置(CNC)4と、工作機械2の近傍に設けられた協働ロボット3と、協働ロボット3の動作を制御するロボット制御装置5と、を備える。数値制御システム1は、互いに通信可能に接続された数値制御装置4及びロボット制御装置5を用いることによって、工作機械2及び協働ロボット3の動作を連動して制御する。
 工作機械2は、数値制御装置4から送信される工作機械制御信号に応じて図示しないワークを加工する。ここで工作機械2は、例えば、旋盤、ボール盤、フライス盤、研削盤、レーザ加工機、及び射出成形機等であるが、これらに限らない。
 協働ロボット3は、ロボット制御装置5による制御下において動作し、例えば工作機械2によって加工されるワークに対し所定の作業を行う。協働ロボット3は、例えば多関節ロボットであり、そのアーム先端部3aにはワークを把持したり、加工したり、検査したりするためのツール3bが取り付けられている。以下では、協働ロボット3は、6軸の多関節ロボットとした場合について説明するが、これに限らない。また以下では、協働ロボット3は、6軸の多関節ロボットとした場合について説明するが、軸数はこれに限らない。
 協働ロボット3は、接触停止機能、退避モード機能、反転動作機能等のような機能を有し、人と協働で安全に作業することができる。接触停止機能は、人と軽い力(例えば、10から20N(すなわち、1から2kgf))で接触したとき、即座に停止する機能である。退避モード機能は、人が協働ロボット3のアームを押すことによってアームを各軸において退避可能な機能である。反転動作機能は、協働ロボット3が硬い物体と接触した場合、アームが即座に反転することによって、挟み込みを軽減する機能である。協働ロボット3は、人との接触等のような外力を検出するために、外力検出センサを備える。外力検出センサは、例えば、トルクセンサ、力センサ等である。すなわち、協働ロボット3は、外力検出センサによって人との接触を検知し、ロボット制御装置5は、外力検出センサによって検出された外力に応じて協働ロボット3の動作を停止する。これにより、協働ロボット3は、人と協働で安全に作業することができる。
 数値制御装置4及びロボット制御装置5は、それぞれCPU(Central Processing Unit)等の演算処理手段、各種コンピュータプログラムを格納したHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の補助記憶手段、演算処理手段がコンピュータプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのRAM(Random Access Memory)といった主記憶手段、オペレータが各種操作を行うキーボードといった操作手段、及びオペレータに各種情報を表示するディスプレイといった表示手段等のハードウェアによって構成されるコンピュータである。これら数値制御装置4及びロボット制御装置5は、例えばイーサネット(登録商標)によって相互に各種信号を送受信することが可能となっている。
 図2は、本実施形態に係る数値制御装置4及びロボット制御装置5の機能ブロック図である。先ず、数値制御装置4の詳細な構成について説明する。図2に示すように数値制御装置4は、上記ハードウェア構成によって、工作機械2の動作を制御する機能、協働ロボット3の制御軸の動作経路を生成する機能等のような各種機能を実現する。
 数値制御装置4は、数値制御プログラムを用いてロボット制御装置5を介して協働ロボット3を制御する。すなわち、数値制御装置4は、ロボット用の数値制御プログラムに従って、協働ロボット3及びツール3bの動作を制御するための各種指令を生成し、ロボット制御装置5へ送信する。より具体的には、数値制御装置4は、プログラム入力部41と、解析部42と、動作制御部43と、記憶部44と、ロボット指令信号生成部45と、データ送受信部46と、感度変更部47と、を備える。
 プログラム入力部41は、複数のロボット指令ブロックによって構成されるロボット用の数値制御プログラムを記憶部44から読み出し、これを逐次解析部42へ入力する。
 解析部42は、プログラム入力部41から入力される数値制御プログラムに基づく指令種別を指令ブロックごとに解析し、その解析結果を動作制御部43及びロボット指令信号生成部45へ出力する。より具体的には、解析部42は、指令ブロックの指令種別が工作機械2に対する工作機械用数値制御指令である場合、この工作機械用数値制御指令を動作制御部43へ送信する。解析部42は、指令ブロックの指令種別が協働ロボット3に対するロボット用数値制御指令である場合、このロボット用数値制御指令(以下、ロボット制御指令ともいう)をロボット指令信号生成部45へ出力する。
 動作制御部43は、解析部42から送信される解析結果に応じて工作機械2の動作を制御するための工作機械制御信号を生成し、工作機械2の各種軸を駆動するアクチュエータへ入力する。工作機械2は、動作制御部43から入力される工作機械制御信号に応じて動作し、図示しないワークを加工する。
 記憶部44は、例えば、オペレータによる操作に基づいて作成された複数の数値制御プログラムを格納する。より具体的には、記憶部44は、工作機械2の動作を制御するための工作機械2に対する複数の指令ブロックや協働ロボット3の動作を制御するための協働ロボット3に対する複数の指令ブロック等によって構成される数値制御プログラムを格納する。記憶部44に格納されている数値制御プログラムは、GコードやMコード等、工作機械2の動作を制御するため既知のプログラム言語で記述されている。
 また、記憶部44は、例えば、上記数値制御プログラムの下で作動する工作機械2の各種軸の位置(すなわち、工作機械2の刃物台やテーブル等の位置)を示す機械座標値を格納する。なお、これら機械座標値は、工作機械2上又は工作機械2の近傍の任意の位置に定められた基準点を原点とする工作機械座標系の下で定義される。記憶部44には、数値制御プログラムの下で逐次変化する機械座標値の最新値が格納されるよう、図示しない処理によって逐次更新される。
 また、記憶部44は、例えば、ロボット制御装置5の制御下で作動する協働ロボット3の制御点(例えば、協働ロボット3のアーム先端部3a)の位置及び姿勢、換言すれば協働ロボット3の各制御軸の位置を示すロボット座標値が格納されている。なお、これらロボット座標値は、上述したように工作機械座標系とは異なるロボット座標系の下で定義される。記憶部44には、数値制御プログラムの下で逐次変化するロボット座標値の最新値が格納されるよう、図示しない処理によりロボット制御装置5から取得されたロボット座標値によって逐次更新される。
 また、記憶部44は、例えば、オペレータにより入力された協働ロボット3の始点及び終点といった教示位置を記憶する。具体的には、記憶部44は、ティーチペンダント等から入力された協働ロボット3の教示位置、キーボード等から入力された教示位置等を記憶する。協働ロボット3の教示位置には、協働ロボット3の各制御軸の位置を示すロボット座標値が含まれ、これらロボット座標値は、工作機械座標系とは異なるロボット座標系の下で定義される。
 ロボット指令信号生成部45は、解析部42から入力されるロボット指令ブロック毎の解析結果に基づいて、ロボット指令ブロック毎にロボット指令信号を生成し、生成したロボット指令信号をデータ送受信部46に書き込む。
 具体的には、ロボット指令信号生成部45は、解析部42から入力される解析結果としてのロボット用数値制御指令に基づいて、ロボット指令ブロック毎にロボット指令信号を生成し、生成したロボット指令信号をデータ送受信部46に書き込む。
 データ送受信部46は、ロボット制御装置5のデータ送受信部60との間で指令及びロボット座標値等の各種データを送受信する。具体的には、データ送受信部46は、ロボット指令信号生成部45によって生成されたロボット指令信号をロボット制御装置5のデータ送受信部60へ送信する。
 感度変更部47は、解析部42によって解析されたロボット制御指令に応じて、協働ロボット3が外力に応じて動作を停止する際における接触停止動作の感度(以下、接触停止感度ともいう)を変更するための信号を生成する。
 具体的には、感度変更部47は、ロボット指令信号によって、協働ロボット3が外部の対象物への接触を伴う動作の前後において接触停止感度を変更してもよい。
 また、感度変更部47は、ロボット指令信号によって、協働ロボット3が外部への接触を伴う動作の方向に応じて接触停止感度を変更してもよい。例えば、感度変更部47は、協働ロボット3が、ロボット制御指令に従って動作する方向に対する接触停止感度を相対的に低い設定に変更し、他の方向に対する接触停止感度を相対的に高い設定に変更してもよい。
 これにより、数値制御装置4は、協働ロボット3が反力を受ける方向に対して、接触停止感度を相対的に低い設定に変更することによって、外部への接触を伴う動作を可能にする。また、数値制御装置4は、協働ロボット3が反力を受ける方向以外の方向に対して、接触停止感度を相対的に高い設定に変更することによって、接触停止感度を相対的に低い設定に変更する場合と比べて、協働ロボット3をより安全に停止させることができる。
 また、感度変更部47は、ロボット指令信号によって、協働ロボット3が接触する対象の重量又は対象のイナーシャの少なくとも一つに応じて接触停止感度を変更してもよい。
 ロボット制御装置5は、変更された接触停止感度に応じて、協働ロボット3が外部の対象物への接触を伴う動作を協働ロボット3に実行させる、又は接触停止動作を協働ロボット3実行させる。
 ここで、協働ロボット3が外部の対象物への接触を伴う動作は、協働ロボット3が、外部の対象物と接触しながら、指定方向へ移動する動作を示す。協働ロボット3が外部の対象物への接触を伴う動作は、例えば、協働ロボット3のハンドが、ドアのハンドルを把持しながら、ドアを開く方向へ移動する動作であってもよい。
 また、接触停止動作は、協働ロボット3が、外部の対象物と接触しながら、指定方向へ移動する場合、一定以上の外力を検出すると、協働ロボット3が動作を停止することを示す。
 次に、ロボット制御装置5の構成について詳細に説明する。図2に示すように、ロボット制御装置5には、上記ハードウェア構成によって、記憶部51、解析部52、ロボット命令生成部53、プログラム管理部54、軌跡制御部55、キネマティクス制御部56、サーボ制御部57、負荷設定選択部58、ダイナミクス制御部59、データ送受信部60、感度変更部61、及び接触制御部62等の各種機能が実現される。ロボット制御装置5は、これらのような機能部を用いることによって、数値制御装置4から送信される指令に基づいて協働ロボット3の動作を制御する。
 記憶部51は、協働ロボット3を制御するためのロボットプログラム及び各種情報を記憶する。また、記憶部51は、協働ロボット3の負荷設定を記憶する。なお、本実施形態では、記憶部51は、ロボット制御装置5に設けられているが、記憶部51は、数値制御装置4に設けられてもよく、数値制御装置4及びロボット制御装置5の外部の電子機器や外部サーバー等に設けられてもよい。
 データ送受信部60は、数値制御装置4のデータ送受信部46から送信されるロボット指令信号を受信する。また、データ送受信部60は、受信したロボット指令信号を逐次、解析部52へ出力する。
 解析部52は、データ送受信部60から入力されるロボット指令信号を解析する。また、解析部52は、その解析結果をロボット命令生成部53へ出力する。また、解析部52は、ロボット指令信号から協働ロボット3の負荷設定を選択するための信号が検出されると、後述の負荷設定選択部58へ負荷設定を通知する。
 ロボット命令生成部53は、解析部52から入力されるロボット指令信号の解析結果に基づいて、ロボット指令信号に応じたロボット命令を生成する。ロボット命令生成部53は、生成したロボット命令をプログラム管理部54へ出力する。
 プログラム管理部54は、ロボット命令生成部53からロボット命令が入力されると、ロボット命令を逐次実行することにより、上記ロボット指令信号に応じた協働ロボット3の動作計画を生成し、軌跡制御部55へ出力する。
 また、プログラム管理部54は、ロボット命令生成部53から入力されるロボット命令がブロックロボット命令である場合には、記憶部51に格納されているロボットプログラムに、入力されたブロックロボット命令を追加する。これにより記憶部51には、数値制御装置4から送信されるロボット指令信号に応じたロボットプログラムが生成されて記憶される。記憶されたロボットプログラムは、プログラム管理部54がロボット命令としてロボットプログラム起動指令を受けることにより、起動及び再生される。
 軌跡制御部55は、プログラム管理部54から動作計画が入力されると、協働ロボット3の制御点の時系列データを算出し、キネマティクス制御部56へ出力する。
 キネマティクス制御部56は、入力された時系列データから協働ロボット3の各関節の目標角度を算出し、サーボ制御部57へ入力する。
 サーボ制御部57は、キネマティクス制御部56から入力される目標角度が実現するように協働ロボット3の各サーボモータをフィードバック制御することによって協働ロボット3に対するロボット制御信号を生成し、協働ロボット3のサーボモータへ入力する。また、サーボ制御部57は、後述のダイナミクス制御部59により計算されたトルクを反映したロボット制御信号を生成する。これにより、ロボット制御装置5は、負荷設定に基づいて協働ロボット3を制御可能となっている。
 負荷設定選択部58は、解析部52により解析されたロボット指令信号に応じて、記憶部51に記憶された負荷設定を選択し、選択した負荷設定をダイナミクス制御部59へ通知する。
 ダイナミクス制御部59は、負荷設定選択部58により選択された負荷設定に基づいて、逆動力学計算により協働ロボット3に入力するトルクを計算する。ダイナミクス制御部59は、計算により取得したトルクを、サーボ制御部57へ出力する。
 ここで、協働ロボット3の逆動力学計算とは、協働ロボット3の動作軌跡計画で算出される望みの運動(各関節の位置、速度、加速度の時系列データ)に基づいて、協働ロボット3に加わる手先負荷や重力、自重を考慮し、そのような応答を実現するための各モータへの入力トルクを計算する手法である。このような逆動力学計算に関するものとして、例えば、計算トルク法やニュートン・オイラー法等の数値計算方法が開示されている(例えば、特開平8-118275号公報、特開2015-58520号公報)。
 感度変更部61は、数値制御装置4から送信された接触停止動作の感度を変更するための信号に応じて、接触停止感度を変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 接触制御部62は、協働ロボット3における外力検出センサによる外力の検出結果に応じて、接触停止動作を制御する。
 本実施形態に係る接触停止感度変更の概要は、以下に示すような制御である。解析部42は、プログラム入力部41から入力される数値制御プログラムから接触停止判定感度変更指令が抽出されると、感度変更部47へ指令を通知する。感度変更部47は、解析部42によって解析された接触停止判定感度変更指令に応じて、接触停止動作の感度を変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。
 ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 接触制御部62は、変更された接触停止感度に基づいて、協働ロボット3が検出した負荷に応じて接触停止動作を行う。また、接触制御部62は、変更された接触停止感度によって設定される負荷を超える負荷が検出された場合、サーボ制御部57に動作を停止することを通知する。
 このような制御によって、数値制御装置4及びロボット制御装置5は、協働ロボット3の接触停止感度を変更し、負荷を再度教示することなく、協働ロボット3が外部の対象物と接触しながら動作することを可能にする。
 図3は、接触停止感度変更指令の一例を示す図である。図3に示されるように、接触停止感度変更指令は、複数の接触停止感度(No.1からNo.10)と、各接触停止感度に対応する指令(G200からG209)と、を含む。接触停止感度は、No.1が最も感度が低く、No.の値が増加するに従って感度が高くなり、No.10が最も感度が高い。
 図3に示されるように、接触停止感度が相対的に低い場合、ロボット制御装置5は、協働ロボット3における外力検出センサが、外力として、相対的に大きな負荷を検出すると、接触を伴う動作を停止する。また、接触停止感度が相対的に高い場合、ロボット制御装置5は、協働ロボット3における外力検出センサが、外力として、相対的に小さい負荷を検出すると、接触を伴う動作を停止する。
 図4は、本実施形態に係る数値制御プログラムの例を示す図である。図5は、図4に示される数値制御プログラムを実行した際における数値制御装置4とロボット制御装置5との間の信号及び情報の流れを示すシーケンス図である。図6は、外部への接触を伴う作業を行う協働ロボット3の一例を示す図である。
 図6に示されるように、協働ロボット3が、外部の作業対象物7におけるドア8を移動方向Xに対して開閉中に、数値制御装置4及びロボット制御装置5は、協働ロボット3の接触停止感度を低く設定する。なお、協働ロボット3が、外部の作業対象物7におけるドア8を移動方向Xに対して開閉中に、協働ロボット3の負荷は、経時的に変化する。
 先ず、“G209”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に高い設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に高い設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 次いで、協働ロボット3の位置が不明であるため、“G68.8”が入力され、各軸座標系が選択される。“G7.3 J1=_J2=_J3=_J4=_J5=_J6=_”が指令されると、ロボット制御装置5は、各軸座標系上の初期位置に協働ロボット3を位置決めする。なお、コマンド中のアンダーバーの部分には、協働ロボット3の指定位置の座標値が入力される。
 次いで、“G68.9”が指令され、直交座標系が選択される。“G01 X_Y_Z_A_B_C_P_”が指令されると、ロボット制御装置5は、直交座標系上のドア把持位置へ協働ロボット30を直線移動させ、位置決めする。なお、コマンド中のアンダーバーの部分には、協働ロボット3の指定位置の座標値が入力される。
 次いで、“G205”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に中間程度の設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に中間程度の設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 次いで、“M101”が指令され、ロボット制御装置5は、協働ロボット3のハンドを閉じることによって、協働ロボット3は、ワークとしてのドアのハンドルを把持する。
 次いで、“G200”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に低い設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に低い設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 次いで、“G01 X_Y_Z_A_B_C_P_”が指令されると、ロボット制御装置5は、直交座標系上のドア開端位置へ協働ロボット3を直線移動させ、位置決めする。
 次いで、“G205”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に中間程度の設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に中間程度の設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 次いで、“G200”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に低い設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に低い設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 次いで、“G01 X_Y_Z_A_B_C_P_”が指令されると、ロボット制御装置5は、直交座標系上のドア閉端位置へ協働ロボット3を直線移動させ、位置決めする。
 次いで、“G205”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に中間程度の設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に中間程度の設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。
 次いで、“M100”が指令され、ロボット制御装置5は、協働ロボット3のハンドを開くことによって、協働ロボット3は、ドアのハンドルを開放する。
 次いで、“G209”が指令され、感度変更部47は、接触停止動作の感度を相対的に高い設定に変更するための信号を生成し、ロボット指令信号生成部45及びデータ送受信部46を介してロボット制御装置5へ送信する。ロボット制御装置5の解析部52は、ロボット指令信号から接触停止動作の感度を変更するための信号を検出すると、感度変更部61へ変更内容を通知する。ロボット制御装置5の感度変更部61は、解析部52から通知された変更内容に応じて、接触停止感度を相対的に高い設定に変更する。感度変更部61は、変更した接触停止感度を接触制御部62へ通知する。次いで、“M30”が指令され、数値制御プログラムは終了する。
 このように数値制御装置4及びロボット制御装置5は、協働ロボット3の動作内容に応じて接触停止感度を変更する。
 以上説明したように本実施形態によれば、数値制御装置4は、数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部42と、ロボット制御指令に応じて、協働ロボット3が外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、ロボット制御装置5へ送信するロボット指令信号生成部と、を備える。
 このような構成によって、数値制御装置4は、数値制御プログラムを用いて協働ロボット3の接触停止感度を変更することができる。よって、数値制御装置4は、負荷の再教示を行うことなく、ロボット制御装置5による誤った接触停止判定を防止し、協働ロボット3が物体に接触しながらの動作することを可能にする。
 また、感度変更部47は、ロボット指令信号によって、協働ロボット3が外部の対象物への接触を伴う動作の前後において接触停止感度を変更してもよい。このような構成によって、数値制御装置4は、外部の対象物への接触を伴う動作の前後に応じた接触停止感度を用いて、協働ロボット3の接触停止動作を制御することができる。
 また、感度変更部47は、ロボット指令信号によって、協働ロボット3が外部への接触を伴う動作の方向に応じて接触停止感度を変更してもよい。このような構成によって、数値制御装置4は、外部の対象物への接触を伴う動作の方向に応じた接触停止感度を用いて、協働ロボット3の接触停止動作を制御することができる。
 また、感度変更部47は、ロボット指令信号によって、協働ロボット3が接触する対象の重量又は対象のイナーシャの少なくとも一つに応じて接触停止感度を変更してもよい。このような構成によって、数値制御装置4は、協働ロボット3が接触する対象の重量又は対象のイナーシャ応じた接触停止感度を用いて、協働ロボット3の接触停止動作を制御することができる。
 また、数値制御システム1において、数値制御装置4は、数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部42と、ロボット制御指令に応じて、協働ロボット3が外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、ロボット制御装置5へ送信するロボット指令信号生成部と、を備え、ロボット制御装置5は、ロボット指令信号に基づいて、協働ロボット3が外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更する感度変更部61と、変更された接触停止感度に基づいて、協働ロボット3が検出した負荷に応じて前記接触停止動作を協働ロボット3に行わせる接触制御部62と、を備える。
 このような構成によって、数値制御システム1は、数値制御プログラムを用いて協働ロボット3の接触停止感度を変更することができる。よって、数値制御システム1は、負荷の再教示を行うことなく、ロボット制御装置5による誤った接触停止判定を防止し、協働ロボット3が物体に接触しながらの動作することを可能にする。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、上記の数値制御システム1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実現することができる。また、上記の数値制御システム1により行なわれる制御方法も、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)を用いて記憶され、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、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。
 本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値又は数式が用いられている場合も同様である。
 上記実施形態及び変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1)
 数値制御プログラムを用いてロボット制御装置(5)を介してロボット(3)を制御する数値制御装置(4)であって、
 前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部(42)と、
 前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部(47)と、
 前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部(45)と、
を備える数値制御装置。
(付記2)
 前記感度変更部(47)は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボット(3)が外部への接触を伴う動作の前後において前記接触停止感度を変更する、付記1に記載の数値制御装置。
(付記3)
 前記感度変更部(47)は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボット(3)が外部への接触を伴う動作の方向に応じて前記接触停止感度を変更する、付記1に記載の数値制御装置。
(付記4)
 前記感度変更部(47)は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボット(3)が接触する対象の重量又は前記対象のイナーシャの少なくとも一つに応じて前記接触停止感度を変更する、付記1に記載の数値制御装置。
(付記5)
 前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、付記1に記載の数値制御装置。
(付記6)
 数値制御装置(4)の数値制御プログラムを用いてロボット制御装置(5)を介してロボット(3)を制御する数値制御システムであって、
 前記数値制御装置は、
 前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部(42)と、
 前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部(47)と、
 前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、
を備え、
 前記ロボット制御装置は、
 前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における前記接触停止感度を変更するロボット側感度変更部(61)と、
 変更された前記接触停止感度に基づいて、前記ロボットが検出した負荷に応じて接触停止動作を前記ロボットに行わせる接触制御部(62)と、
を備える数値制御システム。
(付記7)
 前記感度変更部(47)は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボット(3)が外部への接触を伴う動作の前後において前記接触停止感度を変更する、付記6に記載の数値制御システム。
(付記8)
 前記感度変更部(47)は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボット(3)が外部への接触を伴う動作の方向に応じて前記接触停止感度を変更する、付記6に記載の数値制御システム。
(付記9)
 前記感度変更部(47)は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボット(3)が接触する対象の重量又は前記対象のイナーシャの少なくとも一つに応じて前記接触停止感度を変更する、付記6に記載の数値制御システム。
(付記10)
 前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、付記6に記載の数値制御システム。
 1 数値制御システム
 2 工作機械
 3 協働ロボット
 4 数値制御装置
 5 ロボット制御装置
 41 プログラム入力部
 42 解析部
 43 動作制御部
 44 記憶部
 45 ロボット指令信号生成部
 46 データ送受信部
 47 感度変更部
 51 記憶部
 52 解析部
 53 ロボット命令生成部
 54 プログラム管理部
 55 軌跡制御部
 56 キネマティクス制御部
 57 サーボ制御部
 58 負荷設定選択部
 59 ダイナミクス制御部
 60 データ送受信部
 61 感度変更部
 62 接触制御部

Claims (10)

  1.  数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御装置であって、
     前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、
     前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、
     前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、
    を備える数値制御装置。
  2.  前記感度変更部は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボットが外部への接触を伴う動作の前後において前記接触停止感度を変更する、請求項1に記載の数値制御装置。
  3.  前記感度変更部は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボットが外部への接触を伴う動作の方向に応じて前記接触停止感度を変更する、請求項1に記載の数値制御装置。
  4.  前記感度変更部は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボットが接触する対象の重量又は前記対象のイナーシャの少なくとも一つに応じて前記接触停止感度を変更する、請求項1に記載の数値制御装置。
  5.  前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、請求項1に記載の数値制御装置。
  6.  数値制御装置の数値制御プログラムを用いてロボット制御装置を介してロボットを制御する数値制御システムであって、
     前記数値制御装置は、
     前記数値制御プログラム中のロボット制御指令を解析する解析部と、
     前記ロボット制御指令に応じて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における接触停止感度を変更するための信号を生成する感度変更部と、
     前記接触停止感度を変更するための信号を含むロボット指令信号を生成し、前記ロボット制御装置へ送信するロボット指令信号生成部と、
    を備え、
     前記ロボット制御装置は、
     前記ロボット指令信号に基づいて、前記ロボットが外力に応じて動作を停止する際における前記接触停止感度を変更するロボット側感度変更部と、
     変更された前記接触停止感度に基づいて、前記ロボットが検出した負荷に応じて接触停止動作を前記ロボットに行わせる接触制御部と、
    を備える数値制御システム。
  7.  前記感度変更部は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボットが外部への接触を伴う動作の前後において前記接触停止感度を変更する、請求項6に記載の数値制御システム。
  8.  前記感度変更部は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボットが外部への接触を伴う動作の方向に応じて前記接触停止感度を変更する、請求項6に記載の数値制御システム。
  9.  前記感度変更部は、前記ロボット指令信号によって、前記ロボットが接触する対象の重量又は前記対象のイナーシャの少なくとも一つに応じて前記接触停止感度を変更する、請求項6に記載の数値制御システム。
  10.  前記ロボットは、人との接触を検知して動作を停止する協働ロボットである、請求項6に記載の数値制御システム。
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