JP2000190266A - Cooperation action control method by plural manipulators - Google Patents
Cooperation action control method by plural manipulatorsInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、生産ラインにお
いて、自動車のウィンドウガラスを車体に自動的に装着
する等の自動作業を行うための複数マニピュレータによ
る協調動作制御方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooperative operation control method using a plurality of manipulators for performing an automatic operation such as automatically mounting a window glass of an automobile on a vehicle body in a production line.
【０００２】[0002]
【従来の技術】自動車の生産ライン等において、複数の
関節にモータ等のアクチュエータを備えたマニピュレー
タによって部品等を自動的に搬送・装着する技術が開発
されている。ここで、大きな部品等は複数のマニピュレ
ータを用いて把持されるが、各マニピュレータをどのよ
うに協調させて動作させるかが問題となる。このような
技術としては、例えば、特開平０５−１７７５６６号公
報に記載されたマニピュレータの協調制御装置の発明が
ある。2. Description of the Related Art In a production line of automobiles and the like, a technique has been developed in which parts and the like are automatically transferred and mounted by a manipulator having actuators such as motors at a plurality of joints. Here, a large part or the like is gripped by using a plurality of manipulators, but how to operate the respective manipulators in coordination becomes a problem. As such a technique, for example, there is an invention of a cooperative control device of a manipulator described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-177566.
【０００３】この公報に記載された技術においては、仮
想力学モデルを用いて複数のマニピュレータで一つのワ
ークを把持する制御装置において、外乱力が加わっても
安定して保持できるようにすることを目的としている。
その方法としては、各マニピュレータがワークに及ぼす
力が各力検出装置によって検出され、各マニピュレータ
の仮想力学モデルとワークの仮想力学モデルに入力され
て、軌道修正量とワーク軌道修正量とが算出される。そ
して、ワーク軌道修正量を各マニピュレータの目標軌道
に分配することによって、外乱力が加わっても安定して
保持できるようにしている。[0003] The technique described in this publication aims to stably maintain a control device that holds one work with a plurality of manipulators using a virtual dynamic model even when a disturbance force is applied. And
As the method, the force exerted on the work by each manipulator is detected by each force detection device, and is input to the virtual mechanical model of each manipulator and the virtual mechanical model of the work, and the trajectory correction amount and the work trajectory correction amount are calculated. You. Then, by distributing the work trajectory correction amount to the target trajectory of each manipulator, it is possible to stably maintain even when a disturbance force is applied.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この技
術においては、各マニピュレータがワークに及ぼす力は
各マニピュレータに設けられた力検出装置によって検出
されているため、ワークの寸法誤差や曲率のずれによっ
てワークにねじれ力やたわみ力等がかかっても検出する
ことができない。このため、極端な場合にはワークを折
損・破損してしまう恐れがあった。このように、従来の
マニピュレータの協調制御においては、ワークの寸法等
のばらつきに対応できないという問題点があった。However, in this technique, since the force exerted on each work by each manipulator is detected by a force detecting device provided on each manipulator, the work is caused by a dimensional error or a deviation in curvature of the work. Cannot be detected even if a torsional force, a bending force, or the like is applied. For this reason, in an extreme case, the work may be broken or damaged. As described above, in the conventional cooperative control of the manipulator, there is a problem that it is impossible to cope with variations in the dimensions of the work.
【０００５】そこで、本発明の第１の課題は、ワークの
寸法等のばらつきに対応して、ワークに無理な力がかか
ることがないようにすることができる複数マニピュレー
タによる協調動作制御方法を提供することである。Accordingly, a first object of the present invention is to provide a cooperative operation control method using a plurality of manipulators, which can prevent an excessive force from being applied to a work in response to a variation in the size or the like of the work. It is to be.
【０００６】また、本発明の第２の課題は、より精密に
ワークに無理な力がかかることがないようにすることが
できる複数マニピュレータによる協調動作制御方法を提
供することである。A second object of the present invention is to provide a cooperative operation control method using a plurality of manipulators, which can prevent an excessive force from being applied to a work more precisely.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】そこで、上記の第１の課
題を解決するために、特許請求の範囲の請求項１に記載
された発明を創出した。Therefore, in order to solve the above first problem, the invention described in claim 1 of the claims has been created.
【０００８】この発明に係る複数マニピュレータによる
協調動作制御方法においては、複数のマニピュレータで
一つのワークを把持して、うち一つのマニピュレータの
一つのアクチュエータを作動させるとともに他のマニピ
ュレータの対応するアクチュエータに加わる反力を測定
する。そして、この反力が現れるまでの応答遅れを算出
する。この応答遅れの算出を、前記一つのマニピュレー
タの全てのアクチュエータを順次作動させて実施する。In the cooperative operation control method using a plurality of manipulators according to the present invention, one work is gripped by a plurality of manipulators, one actuator of one manipulator is operated, and a corresponding actuator of another manipulator is added. Measure the reaction force. Then, a response delay until the reaction force appears is calculated. The calculation of the response delay is performed by sequentially operating all the actuators of the one manipulator.
【０００９】ここで、ワークが複数のマニピュレータに
よって無理な力がかかることなく、完全にリジッドに把
持されていれば、これらの反力が現れるまでの応答遅れ
はゼロになるはずである。すなわち、この応答遅れはワ
ークの寸法誤差，ねじれ等によって生ずるものである。
従って、アクチュエータを作動させたときの作動速度に
この応答遅れ時間を乗じて算出される距離（長さ）が、
複数のマニピュレータに対するワークのずれ量を表すこ
とになる。このようにして算出したワークのずれ量によ
って、ワークに余分な力がかからない複数のマニピュレ
ータの最適位置を求めて、この最適位置になるように複
数のマニピュレータの各アクチュエータを作動させる。Here, if the work is completely and rigidly held by a plurality of manipulators without exerting an excessive force, the response delay until these reaction forces appear should be zero. That is, the response delay is caused by a dimensional error, a twist or the like of the work.
Therefore, the distance (length) calculated by multiplying the operation speed when the actuator is operated by the response delay time is:
It indicates the amount of deviation of the work with respect to a plurality of manipulators. The optimum positions of the plurality of manipulators in which no extra force is applied to the work are obtained based on the calculated shift amount of the work, and the actuators of the plurality of manipulators are operated so as to be at the optimum positions.
【００１０】このように、この協調動作制御方法におい
ては、複数のマニピュレータのうち一つのマニピュレー
タの全てのアクチュエータを順次作動させたときにワー
クにかかる力を他のマニピュレータの対応するアクチュ
エータでそれぞれ測定している。従って、ワークにねじ
れ力やたわみ力といった無理な力がかかっている場合に
は、確実にこれを検出することができ、余分な力がかか
らないように複数のマニピュレータの位置と姿勢を修正
することができる。このようにして、本発明の複数マニ
ピュレータによる協調動作制御方法によれば、ワークの
寸法等のばらつきに対応して、ワークに無理な力がかか
ることがないようにすることができる。As described above, in this cooperative operation control method, when all the actuators of one of the plurality of manipulators are sequentially operated, the force applied to the work is measured by the corresponding actuator of the other manipulator. ing. Therefore, if an unreasonable force such as a twisting force or a bending force is applied to the work, it can be detected without fail, and the positions and postures of the multiple manipulators must be corrected so that no extra force is applied. it can. As described above, according to the cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present invention, it is possible to prevent an unreasonable force from being applied to a work in response to a variation in the size or the like of the work.
【００１１】また、上記の第２の課題を解決するため
に、特許請求の範囲の請求項２に記載された発明を創出
した。[0011] In order to solve the above second problem, the invention described in claim 2 of the claims has been created.
【００１２】この発明に係る複数マニピュレータによる
協調動作制御方法においては、一つのアクチュエータを
作動させてから対応するアクチュエータに反力が現れる
までの応答遅れのみならず、一つのアクチュエータを停
止させてから対応するアクチュエータに現れた反力が消
滅するまでのヒステリシス遅れをも算出している。そし
て、このヒステリシス遅れをも考慮して、ワークに余分
な力がかからない複数のマニピュレータの最適位置を求
めている。In the cooperative operation control method using a plurality of manipulators according to the present invention, not only a response delay from the activation of one actuator until a reaction force appears on the corresponding actuator, but also a response after stopping one actuator. Also, the hysteresis delay until the reaction force appearing on the moving actuator disappears is calculated. Then, taking into account the hysteresis delay, the optimum positions of the plurality of manipulators that do not apply extra force to the work are obtained.
【００１３】このヒステリシス遅れは、ワークの寸法誤
差等に起因するものではなく、マニピュレータの把持機
構やアクチュエータを内蔵する各関節等の機械的な誤差
に基づくものである。すなわち、周囲の温度変化等に起
因してマニピュレータ各部の寸法の微少なずれが生じ、
これがヒステリシス遅れとなって現れる。従って、この
ヒステリシス遅れをも考慮して複数のマニピュレータの
最適位置を求めることによって、かかる微少な寸法のず
れをも解消することができる。このようにして、本発明
の複数マニピュレータによる協調動作制御方法によれ
ば、より精密にワークに無理な力がかかることがないよ
うにすることができる。The hysteresis delay is not caused by a dimensional error of the work or the like, but is caused by a mechanical error of the gripping mechanism of the manipulator or each joint including the actuator. In other words, a slight deviation in the dimensions of each part of the manipulator occurs due to a change in ambient temperature, etc.
This appears as a hysteresis delay. Therefore, by determining the optimum positions of the plurality of manipulators in consideration of the hysteresis delay, it is possible to eliminate such minute dimensional deviation. In this way, according to the method of controlling a cooperative operation using a plurality of manipulators of the present invention, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the work more precisely.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】次に、本発明を具現化した一実施
形態について、図１乃至図５を参照して説明する。ま
ず、本実施形態の複数マニピュレータによる協調動作制
御方法における複数のマニピュレータの構造について、
図１を参照して説明する。図１は、本実施形態における
複数のマニピュレータの先端部分の構造を示す斜視図で
ある。図１に示されるように、本実施形態においては一
対のマニピュレータ２Ａ，２ＢでワークＷを把持し、そ
の先端にワークＷを把持するための把持機構４Ａ，４Ｂ
をそれぞれ有している。把持機構４Ａには、第一関節６
Ａ，第二関節８Ａ，第三関節１０Ａが順次接続されてい
る。同様に、把持機構４Ｂには、第一関節６Ｂ，第二関
節８Ｂ，第三関節１０Ｂが順次接続されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, regarding the structure of a plurality of manipulators in the cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present embodiment,
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing the structure of the distal end portions of a plurality of manipulators in the present embodiment. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a pair of manipulators 2A and 2B grips a workpiece W, and gripping mechanisms 4A and 4B for gripping the workpiece W at its tip.
Respectively. The gripping mechanism 4A includes the first joint 6
A, the second joint 8A, and the third joint 10A are sequentially connected. Similarly, a first joint 6B, a second joint 8B, and a third joint 10B are sequentially connected to the gripping mechanism 4B.
【００１５】これらの関節には、アクチュエータとして
のサーボモータ（以下、単に「モータ」ともいう。）が
内蔵されている。すなわち、第一関節６Ａ内にはモータ
Ｍ１が、第二関節８Ａ内にはモータＭ２が、第三関節１
０Ａ内にはモータＭ３がそれぞれ内蔵されている。同様
に、第一関節６Ｂ内にはモータＮ１が、第二関節８Ｂ内
にはモータＮ２が、第三関節１０Ｂ内にはモータＮ３が
それぞれ内蔵されている。すなわち、これらのモータＭ
１，Ｍ２，Ｍ３，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３は、本発明における
複数のアクチュエータに相当する。また、一対のマニピ
ュレータ２Ａ，２Ｂは、本発明における複数のマニピュ
レータに相当する。These joints have built-in servo motors (hereinafter, also simply referred to as “motors”) as actuators. That is, the motor M1 is provided in the first joint 6A, the motor M2 is provided in the second joint 8A, and the third joint 1 is provided.
A motor M3 is built in OA. Similarly, a motor N1 is built in the first joint 6B, a motor N2 is built in the second joint 8B, and a motor N3 is built in the third joint 10B. That is, these motors M
1, M2, M3, N1, N2, and N3 correspond to a plurality of actuators in the present invention. Further, the pair of manipulators 2A and 2B correspond to a plurality of manipulators in the present invention.
【００１６】そして、これら一対のマニピュレータ２Ａ
とマニピュレータ２Ｂとは、左右対称に構成されてい
る。これらのモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ
３を以下述べるような手順に従ってサーボ制御して回転
させることによって、一対のマニピュレータ２Ａ，２Ｂ
の姿勢・位置を変化させ、把持機構４Ａ，４Ｂからワー
クＷに対して無理な力がかからないようにする。The pair of manipulators 2A
And the manipulator 2B are configured symmetrically. These motors M1, M2, M3, N1, N2, N
3 is rotated by servo control in accordance with the procedure described below, whereby a pair of manipulators 2A and 2B
Is changed so that no excessive force is applied to the workpiece W from the gripping mechanisms 4A and 4B.
【００１７】次に、これらのモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３，
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３をサーボ制御するための制御ブロック
線図について、図２を参照して説明する。図２は、本実
施形態の複数マニピュレータによる協調動作制御方法に
おけるサーボモータの制御方法を示すブロック線図であ
る。図２に示されるように、本実施形態のサーボ制御ブ
ロック線図２０は、位置フィードバックループと速度フ
ィードバックループを有する通常のサーボ制御ブロック
線図とほぼ同様の構成である。本実施形態のサーボ制御
ブロック線図２０が通常のサーボ制御ブロック線図と異
なるのは、比例器２２と並列に積分器２４を入れている
点である。Next, these motors M1, M2, M3,
A control block diagram for servo-controlling N1, N2, and N3 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing a servo motor control method in the cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the servo control block diagram 20 of the present embodiment has substantially the same configuration as a normal servo control block diagram having a position feedback loop and a speed feedback loop. The servo control block diagram 20 of the present embodiment differs from a normal servo control block diagram in that an integrator 24 is inserted in parallel with a proportional unit 22.
【００１８】この積分器２４は、各サーボモータに印加
される電流値をモニターして、その時間変化を図示しな
いメモリ装置に格納するために用いられる。このモータ
電流値の時間変化から、マニピュレータ２Ａ，２Ｂのう
ち一方のマニピュレータのサーボモータの一つを回転さ
せたときの、他方のマニピュレータの対応するサーボモ
ータに加わる反力の時間遅れが算出される。本実施形態
においては、マニピュレータ２ＡのサーボモータＭ１，
Ｍ２，Ｍ３を回転させて、マニピュレータ２Ｂのサーボ
モータＮ１，Ｎ２，Ｎ３に加わる反力を測定する。そこ
で、以下、マニピュレータ２Ａをマスター側マニピュレ
ータ、マニピュレータ２Ｂをスレイブ側マニピュレータ
と呼ぶ。The integrator 24 is used to monitor a current value applied to each servomotor and store a change over time in a memory device (not shown). From the time change of the motor current value, a time delay of a reaction force applied to a corresponding servo motor of the other manipulator when one of the servo motors of one of the manipulators 2A and 2B is rotated is calculated. . In the present embodiment, the servomotors M1 and M1 of the manipulator 2A
By rotating M2 and M3, the reaction force applied to the servomotors N1, N2 and N3 of the manipulator 2B is measured. Therefore, hereinafter, the manipulator 2A is called a master-side manipulator, and the manipulator 2B is called a slave-side manipulator.
【００１９】次に、本実施形態の複数マニピュレータに
よる協調動作制御方法の制御手順について、図３を参照
して説明する。図３は、本実施形態の複数マニピュレー
タによる協調動作制御方法の制御手順を示すフローチャ
ートである。図３のステップＳ１０で制御が開始される
と、まず図１に示されるようにワークＷがマスター側マ
ニピュレータ２Ａとスレイブ側マニピュレータ２Ｂの両
方で把持される（ステップＳ１２）。次に、サーボモー
タを特定する変数ｉが初期値１に初期化される（ステッ
プＳ１４）。Next, a control procedure of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating a control procedure of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators according to the present embodiment. When the control is started in step S10 in FIG. 3, first, as shown in FIG. 1, the work W is gripped by both the master-side manipulator 2A and the slave-side manipulator 2B (step S12). Next, a variable i specifying the servo motor is initialized to an initial value 1 (step S14).
【００２０】続いて、マスター側マニピュレータ２Ａの
各サーボモータＭ１，Ｍ２，Ｍ３が一つずつ作動してワ
ークに加力される（ステップＳ１６）。ここでは、ｉ＝
１なのでサーボモータＭ１が作動させられる。具体的に
は、サーボモータＭ１がまず一定角度だけ正転させら
れ、その後一定時間をおいてから一定角度だけ逆転させ
られる。そして、このときにスレイブ側マニピュレータ
２Ｂの対応するサーボモータＮ１が受ける反力が測定さ
れる。具体的には、モータＮ１に加わる反力によって現
れるモータＮ１に印可されている電流値の変動（Ａ）
と、モータＮ１に設けられているエンコーダの値の変動
（Ｂ）が測定される（ステップＳ１８）。Subsequently, the servo motors M1, M2, M3 of the master-side manipulator 2A are operated one by one to apply a force to the work (step S16). Here, i =
Since it is 1, the servo motor M1 is operated. Specifically, the servo motor M1 is first rotated forward by a certain angle, and then after a certain time, is reversely rotated by a certain angle. Then, the reaction force received by the corresponding servomotor N1 of the slave-side manipulator 2B at this time is measured. Specifically, a change (A) in the current value applied to the motor N1 that appears due to the reaction force applied to the motor N1
And the fluctuation (B) of the value of the encoder provided in the motor N1 is measured (step S18).
【００２１】これらの測定は前述したように、図２に示
される積分器２４によって行われる。すなわち、モータ
電流値の変動（Ａ）とエンコーダの値の変動（Ｂ）とが
積分器２４によってモニターされ、時間関数Ａ（ｔ），
Ｂ（ｔ）として図示しないメモリ装置に格納される（ス
テップＳ２０）。続いて、変数ｉが１増やされて（ステ
ップＳ２２）、変数ｉが３を越えたか否かが判定される
（ステップＳ２４）。この判定がＮＯであれば、ステッ
プＳ１６に戻って、次のサーボモータによる加力測定が
実施される。ここでは、ｉ＝２となるので、ステップＳ
１６に戻って、次のサーボモータＭ２による加力測定が
行われる。These measurements are performed by the integrator 24 shown in FIG. 2 as described above. That is, the variation (A) of the motor current value and the variation (B) of the encoder value are monitored by the integrator 24, and the time function A (t),
B (t) is stored in a memory device (not shown) (step S20). Subsequently, the variable i is incremented by 1 (step S22), and it is determined whether or not the variable i has exceeded 3 (step S24). If this determination is NO, the process returns to step S16, and the force measurement by the next servomotor is performed. Here, since i = 2, step S
Returning to 16, the force measurement by the next servomotor M2 is performed.
【００２２】すなわち、サーボモータＭ２が正転および
逆転させられ、スレイブ側マニピュレータ２Ｂの対応す
るサーボモータＮ２に印加されているモータ電流値の変
動（Ａ）と、サーボモータＮ２に設けられているエンコ
ーダの値の変動（Ｂ）が測定される（ステップＳ１
８）。これらの測定値も時間関数Ａ（ｔ），Ｂ（ｔ）と
して図示しないメモリ装置に格納され（ステップＳ２
０）、変数ｉがさらに１増やされて（ステップＳ２
２）、次のサーボモータＭ３による加力測定が実行され
る。すなわち、ステップＳ１６〜ステップＳ２０の手順
が繰り返される。That is, the servo motor M2 is rotated forward and backward, and the fluctuation (A) of the motor current value applied to the corresponding servo motor N2 of the slave manipulator 2B and the encoder provided in the servo motor N2 Is measured (step S1).
8). These measured values are also stored as time functions A (t) and B (t) in a memory device (not shown) (step S2).
0), the variable i is further increased by 1 (step S2
2), the force measurement by the next servomotor M3 is executed. That is, the procedure of steps S16 to S20 is repeated.
【００２３】この手順が終わると、ステップＳ２２を経
てステップＳ２４の判定がＹＥＳとなるので、ステップ
Ｓ２６に進んで、図示しないメモリ装置に格納した時間
関数Ａ（ｔ），Ｂ（ｔ）から、スレイブ側マニピュレー
タ２Ｂの各モータＮ１，Ｎ２，Ｎ３についての各遅れ時
間が算出される。すなわち、モータ電流値の応答遅れ、
モータ電流値のヒステリシス遅れおよびエンコーダ値の
応答遅れである。When this procedure is completed, the determination in step S24 becomes YES through step S22, so that the process proceeds to step S26, where the slave function is calculated from the time functions A (t) and B (t) stored in a memory device (not shown). The respective delay times of the motors N1, N2, N3 of the side manipulator 2B are calculated. That is, the response delay of the motor current value,
It is a hysteresis delay of the motor current value and a response delay of the encoder value.
【００２４】モータ電流値の応答遅れは、モータＮ１の
正転についての応答遅れΔＴ１と逆転についての応答遅
れΔＴ２、モータＮ２の正転についての応答遅れΔＴ３
と逆転についての応答遅れΔＴ４、モータＮ３の正転に
ついての応答遅れΔＴ５と逆転についての応答遅れΔＴ
６の合わせて六つの遅れ時間が算出される。同様にし
て、モータ電流値のヒステリシス遅れについてもΔｔ１
〜Δｔ６の六つの遅れ時間が算出され、エンコーダ値の
応答遅れについてもΔτ１〜Δτ６の六つの遅れ時間が
算出される。The response delay of the motor current value includes a response delay ΔT1 for forward rotation of the motor N1, a response delay ΔT2 for reverse rotation, and a response delay ΔT3 for forward rotation of the motor N2.
And a response delay ΔT4 for reverse rotation, a response delay ΔT5 for forward rotation of the motor N3, and a response delay ΔT for reverse rotation.
The total of six delay times is calculated. Similarly, for the hysteresis delay of the motor current value, Δt1
.About..DELTA.t6 are calculated, and six delay times .DELTA..tau.1 through .DELTA..tau.6 are also calculated for the response delay of the encoder value.
【００２５】ここで、各遅れ時間の算出の具体例につい
て、図４および図５を参照して説明する。図４は、本実
施形態の複数マニピュレータによる協調動作制御方法に
おけるモータ電流値の応答遅れおよびヒステリシス遅れ
の算出方法を示すグラフである。図４の縦軸はモータ電
流値であり、横軸は時間経過である。従って、図４のグ
ラフは、モータＭ１，Ｎ１についての時間関数Ａ（ｔ）
を示すものである。この時間関数Ａ（ｔ）がメモリ装置
に格納されており、これから図４に示されるように、正
転時のモータＮ１の電流値の応答遅れΔＴ１とヒステリ
シス遅れΔｔ１、および逆転時のモータＮ１の電流値の
応答遅れΔＴ２とヒステリシス遅れΔｔ２が算出され
る。Here, a specific example of calculation of each delay time will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a graph showing a method for calculating a response delay and a hysteresis delay of a motor current value in the cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present embodiment. The vertical axis of FIG. 4 is the motor current value, and the horizontal axis is the passage of time. Therefore, the graph of FIG. 4 shows the time function A (t) for the motors M1 and N1.
It shows. The time function A (t) is stored in the memory device, and as shown in FIG. 4, the response delay ΔT1 and the hysteresis delay ΔT1 of the current value of the motor N1 at the time of normal rotation, and the time delay of the motor N1 at the time of reverse rotation as shown in FIG. A current value response delay ΔT2 and a hysteresis delay Δt2 are calculated.
【００２６】同様な時間関数Ａ（ｔ）がモータＭ２，Ｎ
２およびモータＭ３，Ｎ３についてもメモリ装置に格納
されており、モータＭ２，Ｎ２についての時間関数Ａ
（ｔ）からは、正転時のモータ電流値の応答遅れΔＴ３
とヒステリシス遅れΔｔ３、および逆転時のモータ電流
値の応答遅れΔＴ４とヒステリシス遅れΔｔ４が算出さ
れる。また、モータＭ３，Ｎ３についての時間関数Ａ
（ｔ）からは、正転時のモータ電流値の応答遅れΔＴ５
とヒステリシス遅れΔｔ５、および逆転時のモータ電流
値の応答遅れΔＴ６とヒステリシス遅れΔｔ６が算出さ
れる。A similar time function A (t) is expressed by the motors M2, N
2 and the motors M3 and N3 are also stored in the memory device.
From (t), the response delay ΔT3 of the motor current value during forward rotation
And a hysteresis delay Δt3, and a response delay ΔT4 and a hysteresis delay Δt4 of the motor current value at the time of reverse rotation are calculated. The time function A for the motors M3 and N3
From (t), the response delay ΔT5 of the motor current value during forward rotation
And a hysteresis delay Δt5, and a response delay ΔT6 and a hysteresis delay Δt6 of the motor current value at the time of reverse rotation are calculated.
【００２７】また、図５は、本実施形態の複数マニピュ
レータによる協調動作制御方法におけるエンコーダ値の
応答遅れの算出方法を示すグラフである。図５の縦軸は
モータのエンコーダ値であり、横軸は時間経過である。
従って、図５のグラフは、モータＭ１，Ｎ１についての
時間関数Ｂ（ｔ）を示すものである。この時間関数Ｂ
（ｔ）がメモリ装置に格納されており、これから図５に
示されるように、正転時のモータＮ１のエンコーダ値の
応答遅れΔτ１と逆転時のモータＮ１のエンコーダ値の
応答遅れΔτ２とが算出される。FIG. 5 is a graph showing a method for calculating a response delay of an encoder value in the cooperative operation control method using a plurality of manipulators according to the present embodiment. The vertical axis of FIG. 5 is the encoder value of the motor, and the horizontal axis is the passage of time.
Therefore, the graph of FIG. 5 shows the time function B (t) for the motors M1 and N1. This time function B
(T) is stored in the memory device, and as shown in FIG. 5, a response delay Δτ1 of the encoder value of the motor N1 during normal rotation and a response delay Δτ2 of the encoder value of the motor N1 during reverse rotation are calculated from this. Is done.
【００２８】同様な時間関数Ｂ（ｔ）がモータＭ２，Ｎ
２およびモータＭ３，Ｎ３についてもメモリ装置に格納
されており、モータＭ２，Ｎ２についての時間関数Ｂ
（ｔ）からは、正転時のモータＮ２のエンコーダ値の応
答遅れΔτ３および逆転時の応答遅れΔτ４が算出され
る。また、モータＭ３，Ｎ３についての時間関数Ｂ
（ｔ）からは、正転時のモータＮ３のエンコーダ値の応
答遅れΔτ５および逆転時の応答遅れΔτ６が算出され
る。A similar time function B (t) is expressed by the motors M2, N
2 and the motors M3 and N3 are also stored in the memory device, and the time function B for the motors M2 and N2 is
From (t), a response delay Δτ3 of the encoder value of the motor N2 during forward rotation and a response delay Δτ4 during reverse rotation are calculated. Further, the time function B for the motors M3 and N3
From (t), a response delay Δτ5 of the encoder value of the motor N3 during normal rotation and a response delay Δτ6 during reverse rotation are calculated.
【００２９】さて、図３のフローチャートに戻って、こ
のようにしてステップＳ２６で算出された各遅れ時間Δ
Ｔ１〜ΔＴ６，Δｔ１〜Δｔ６，Δτ１〜Δτ６から、
ワークＷを把持したときにワークＷに余分な力が加わら
ない最適位置が算出される（ステップＳ２８）。この原
理は、ワークＷが一対のマニピュレータ２Ａ，２Ｂによ
って無理な力がかかることなく、完全にリジッドに把持
されていれば、モータ電流値の応答遅れΔＴ１〜ΔＴ６
はゼロになるはずである。すなわち、これらの応答遅れ
ΔＴ１〜ΔＴ６はワークの寸法誤差，ねじれ等によって
生ずるものである。Returning to the flowchart of FIG. 3, each delay time Δ thus calculated in step S26
From T1 to ΔT6, Δt1 to Δt6, Δτ1 to Δτ6,
An optimum position at which no extra force is applied to the work W when the work W is gripped is calculated (step S28). This principle is based on the fact that if the work W is completely rigidly gripped by the pair of manipulators 2A and 2B without excessive force, the response delays ΔT1 to ΔT6 of the motor current value are reduced.
Should be zero. That is, these response delays ΔT1 to ΔT6 are caused by dimensional errors, twists, and the like of the work.
【００３０】従って、モータＭ１，Ｍ２，Ｍ３を作動さ
せたときの作動速度にこの応答遅れ時間ΔＴ１〜ΔＴ６
を乗じて算出される距離（長さ）が、一対のマニピュレ
ータ２Ａ，２Ｂに対するワークＷのずれ量を表すことに
なる。このようにして算出したワークＷのずれ量によっ
て、ワークＷに余分な力がかからない一対のマニピュレ
ータの最適位置が求められる。Accordingly, the operation delay when the motors M1, M2, M3 are operated is determined by the response delay time ΔT1 to ΔT6.
The distance (length) calculated by multiplying by represents the amount of displacement of the work W with respect to the pair of manipulators 2A and 2B. The optimum position of the pair of manipulators at which no extra force is applied to the work W is obtained from the shift amount of the work W calculated in this manner.
【００３１】また、モータ電流値のヒステリシス遅れΔ
ｔ１〜Δｔ６は、マニピュレータ２Ａ，２Ｂの把持機構
４Ａ，４Ｂや各関節６Ａ，８Ａ，１０Ａ，６Ｂ，８Ｂ，
１０Ｂ等の機械的な誤差に基づくものである。すなわ
ち、周囲の温度変化等に起因してマニピュレータ２Ａ，
２Ｂ各部の寸法の微少なずれが生じ、これがヒステリシ
ス遅れΔｔ１〜Δｔ６となって現れる。従って、このヒ
ステリシス遅れΔｔ１〜Δｔ６をも考慮して一対のマニ
ピュレータ２Ａ，２Ｂの最適位置を求めることによっ
て、かかる微少な寸法のずれをも解消することができ
る。The motor current hysteresis delay Δ
t1 to Δt6 are the gripping mechanisms 4A, 4B of the manipulators 2A, 2B and the joints 6A, 8A, 10A, 6B, 8B,
This is based on a mechanical error such as 10B. That is, the manipulators 2A, 2A,
A slight deviation of the dimensions of each portion of 2B occurs, which appears as hysteresis delays Δt1 to Δt6. Therefore, by determining the optimum positions of the pair of manipulators 2A and 2B in consideration of the hysteresis delays Δt1 to Δt6, it is possible to eliminate such minute dimensional deviation.
【００３２】なお、モータのエンコーダ値の応答遅れΔ
τ１〜Δτ６は、ワークＷが異常な状態にないかをチェ
ックするために用いられる。すなわち、応答遅れΔτ１
〜Δτ６がゼロであるのに、モータ電流値の応答遅れΔ
Ｔ１〜ΔＴ６およびヒステリシス遅れΔｔ１〜Δｔ６が
現れる場合は、ワークＷが何かに引っ掛かって動けない
等の異常な状態にあることが考えられる。The response delay Δ of the motor encoder value
τ1 to Δτ6 are used to check whether the work W is in an abnormal state. That is, the response delay Δτ1
~ Δτ6 is zero, but the response delay of the motor current value Δ
When T1 to ΔT6 and the hysteresis delays Δt1 to Δt6 appear, it is conceivable that the work W is in an abnormal state such as being stuck on something and unable to move.
【００３３】従って、モータのエンコーダ値の応答遅れ
Δτ１〜Δτ６がゼロでないことを確認することによっ
て、ワークＷが正常な状態にあり、ΔＴ１〜ΔＴ６およ
びΔｔ１〜Δｔ６からマニピュレータ２Ａ，２Ｂの最適
位置を求めても良いことが確認できる。このように、応
答遅れΔτ１〜Δτ６は念のために測定されるものであ
り、マニピュレータ２Ａ，２Ｂの最適位置を求めるため
に必要不可欠なものではない。Therefore, by confirming that the response delay Δτ1 to Δτ6 of the encoder value of the motor is not zero, the work W is in a normal state, and the optimum positions of the manipulators 2A and 2B can be determined from ΔT1 to ΔT6 and Δt1 to Δt6. You can confirm that you can ask for it. As described above, the response delays Δτ1 to Δτ6 are measured just in case, and are not indispensable for obtaining the optimum positions of the manipulators 2A and 2B.
【００３４】このようにしてステップＳ２６で算出され
た最適位置にマニピュレータ２Ａ，２Ｂを位置させるた
めに、モータＭ１〜Ｍ３，Ｎ１〜Ｎ３がそれぞれ必要な
角度だけ回転して、各関節６Ａ，８Ａ，１０Ａ，６Ｂ，
８Ｂ，１０Ｂの位置が補正される（ステップＳ３０）。
これによって、把持機構４Ａ，４Ｂの姿勢と位置が、ワ
ークＷに余分な力がかからない最適な位置に修正され
る。このようにしてワークＷがマニピュレータ２Ａ，２
Ｂによって最適な状態で把持されて、実作業が実施され
る（ステップＳ３２）。例えば、ワークＷがウィンドウ
ガラスであれば、車体への装着作業が実施される。これ
によって、制御が終了する（ステップＳ３４）。In order to position the manipulators 2A and 2B at the optimum positions calculated in step S26, the motors M1 to M3 and N1 to N3 rotate by necessary angles, and the joints 6A, 8A, 10A, 6B,
The positions of 8B and 10B are corrected (step S30).
As a result, the postures and positions of the gripping mechanisms 4A and 4B are corrected to optimal positions where no extra force is applied to the work W. In this way, the work W is moved to the manipulators 2A, 2A.
B is gripped in an optimal state, and actual work is performed (step S32). For example, if the work W is a window glass, the mounting work on the vehicle body is performed. Thus, the control ends (step S34).
【００３５】このようにして、本実施形態の複数マニピ
ュレータによる協調動作制御方法によれば、一対のマニ
ピュレータ２Ａ，２Ｂのうちマスター側マニピュレータ
２Ａのサーボモータを作動させたときにワークＷにかか
る力をスレイブ側マニピュレータ２Ｂの対応するサーボ
モータで測定している。従って、ワークＷにねじれ力や
たわみ力といった無理な力がかかっている場合には、確
実にこれを検出することができ、余分な力がかからない
ように一対のマニピュレータ２Ａ，２Ｂの位置と姿勢を
修正することができる。As described above, according to the cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present embodiment, when the servomotor of the master manipulator 2A of the pair of manipulators 2A and 2B is operated, the force applied to the work W is reduced. The measurement is performed by the corresponding servomotor of the slave-side manipulator 2B. Therefore, when an unreasonable force such as a twisting force or a bending force is applied to the work W, the force can be reliably detected, and the positions and postures of the pair of manipulators 2A and 2B are adjusted so that no excessive force is applied. Can be modified.
【００３６】また、本実施形態においては、スレイブ側
マニピュレータ２Ｂの対応するサーボモータのヒステリ
シス遅れをも算出して、このヒステリシス遅れをも考慮
してマニピュレータ２Ａ，２Ｂの位置と姿勢を修正して
いる。従って、このヒステリシス遅れの要因となってい
るマニピュレータ２Ａ，２Ｂの各部の微少なずれをも解
消することができるので、マニピュレータ２Ａ，２Ｂの
位置と姿勢をより精密に修正することができる。In this embodiment, the hysteresis delay of the servo motor corresponding to the slave-side manipulator 2B is also calculated, and the positions and orientations of the manipulators 2A and 2B are corrected in consideration of the hysteresis delay. . Therefore, it is possible to eliminate even a slight displacement of each part of the manipulators 2A and 2B which causes the hysteresis delay, so that the positions and postures of the manipulators 2A and 2B can be corrected more precisely.
【００３７】このようにして、本実施形態の複数マニピ
ュレータによる協調動作制御方法によれば、ワークＷの
寸法等のばらつきおよびマニピュレータ２Ａ，２Ｂの各
部の微少なずれに対応して、より精密にワークＷに無理
な力がかかることがないようにすることができる。As described above, according to the cooperative operation control method using a plurality of manipulators of the present embodiment, the work can be more precisely controlled in response to the variation in the size of the work W and the slight displacement of each part of the manipulators 2A and 2B. It is possible to prevent an excessive force from being applied to W.
【００３８】本実施形態においては、複数のマニピュレ
ータの一例として、一対のマニピュレータによるワーク
Ｗの把持を制御する場合について説明したが、本発明の
協調動作制御方法は、三つ以上のマニピュレータによっ
て一つのワークを把持する場合にも適用することができ
る。この場合には、スレイブ側マニピュレータが二つ以
上になる。In this embodiment, as an example of a plurality of manipulators, a case has been described in which gripping of a workpiece W is controlled by a pair of manipulators. However, the cooperative operation control method of the present invention employs one or more manipulators. The present invention can be applied to a case where a workpiece is gripped. In this case, there are two or more slave-side manipulators.
【００３９】また、本実施形態においては、マスター側
マニピュレータ２Ａの各サーボモータを回転させたとき
の、スレイブ側マニピュレータ２Ｂの対応するサーボモ
ータのエンコーダ値の応答遅れをも算出している。しか
しながら、前述の如く、このエンコーダ値の応答遅れは
異常状態をチェックするためにのみ用いるので、算出し
なくてもマニピュレータ２Ａ，２Ｂの最適位置を決定す
ることができる。従って、時間関数Ｂ（ｔ）は、必ずし
も測定しなくても良い。In this embodiment, the response delay of the encoder value of the corresponding servo motor of the slave manipulator 2B when each servo motor of the master manipulator 2A is rotated is also calculated. However, as described above, since the response delay of the encoder value is used only for checking an abnormal state, the optimum positions of the manipulators 2A and 2B can be determined without calculation. Therefore, the time function B (t) does not necessarily need to be measured.
【００４０】また、本実施形態においては、図３のフロ
ーチャートに示されるように、ステップＳ２４の判断ブ
ロックを設けることによって、三対のモータＭ１〜Ｍ
３，Ｎ１〜Ｎ３の全てについての時間関数Ａ（ｔ），Ｂ
（ｔ）を測定してから、各遅れ時間を算出するようにし
ている。しかしこれに限られず、一対のモータＭ１，Ｎ
１についての時間関数Ａ（ｔ），Ｂ（ｔ）を測定して、
これから各遅れ時間を算出し、その後一対のモータＭ
２，Ｎ２についての時間関数Ａ（ｔ），Ｂ（ｔ）を測定
するというように、各遅れ時間の算出を一対のモータご
とに行っても良い。Further, in the present embodiment, as shown in the flowchart of FIG. 3, by providing a judgment block of step S24, three pairs of motors M1 to M
3, time functions A (t), B for all of N1 to N3
After measuring (t), each delay time is calculated. However, the present invention is not limited to this.
Measure time functions A (t) and B (t) for 1;
From this, each delay time is calculated, and then a pair of motors M
2, the delay functions may be calculated for each pair of motors, such as measuring the time functions A (t) and B (t) for N2.
【００４１】さらに、本実施形態においては、アクチュ
エータとしてサーボモータを用いたマニピュレータの場
合について説明しているが、その他の種類のアクチュエ
ータを用いたものでも良い。また、サーボモータの数は
各三個の場合について説明しているが、サーボモータの
数は何個でも構わない。複数マニピュレータによる協調
動作制御方法のその他の工程や、マニピュレータのその
他の部分の構造，形状，寸法，材質，接続関係等につい
ても、本実施形態に限定されるものではない。Furthermore, in the present embodiment, the case of a manipulator using a servomotor as an actuator has been described, but another type of actuator may be used. Also, the number of servo motors is described as three, but the number of servo motors may be any number. Other steps of the cooperative operation control method using a plurality of manipulators, and structures, shapes, dimensions, materials, connection relationships, and the like of other parts of the manipulators are not limited to the present embodiment.
【００４２】さらに、本実施形態に固有の効果として、
サーボモータのエンコーダ値の応答遅れΔτ１〜Δτ６
をも算出しているため、Δτ１〜Δτ６のみがゼロであ
ることによってワークＷが何かに引っ掛かっているとい
った異常事態を検出することができる。これによって、
かかる異常事態を見過ごしてモータ電流値の応答遅れΔ
Ｔ１〜ΔＴ６およびヒステリシス遅れΔｔ１〜Δｔ６か
らマニピュレータ２Ａ，２Ｂの最適位置を算出して、マ
ニピュレータ２Ａ，２Ｂを誤って動作させてしまうとい
う事態を未然に防止することができる。Further, as an effect unique to this embodiment,
Response delay Δτ1 to Δτ6 of encoder value of servo motor
Is calculated, it is possible to detect an abnormal situation such that the work W is caught by something because only Δτ1 to Δτ6 are zero. by this,
Overlooking such an abnormal situation, the response delay of the motor current value Δ
By calculating the optimum positions of the manipulators 2A and 2B from T1 to ΔT6 and the hysteresis delays Δt1 to Δt6, it is possible to prevent a situation in which the manipulators 2A and 2B are erroneously operated.
【００４３】[0043]
【発明の効果】請求項１および請求項２に係る発明にお
いては、ワークの寸法等のばらつきに対応して、ワーク
に無理な力がかかることがないようにすることができ
る。また、請求項２に係る発明においては、より精密に
ワークに無理な力がかかることがないようにすることが
できる。According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the work according to the variation in the size of the work. Further, in the invention according to claim 2, it is possible to prevent an excessive force from being applied to the work more precisely.
【図１】本発明に係る複数マニピュレータによる協調動
作制御方法の一実施形態におけるマニピュレータの先端
部分の構造を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a structure of a distal end portion of a manipulator in an embodiment of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators according to the present invention.
【図２】複数マニピュレータによる協調動作制御方法の
一実施形態における各サーボモータのサーボ制御方法を
示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a servo control method for each servo motor in an embodiment of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators.
【図３】複数マニピュレータによる協調動作制御方法の
一実施形態の制御手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating a control procedure of an embodiment of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators.
【図４】複数マニピュレータによる協調動作制御方法の
一実施形態におけるモータ電流値の応答遅れとヒステリ
シス遅れを示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a response delay and a hysteresis delay of a motor current value in an embodiment of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators.
【図５】複数マニピュレータによる協調動作制御方法の
一実施形態におけるエンコーダ値の応答遅れを示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram illustrating a response delay of an encoder value in an embodiment of a cooperative operation control method using a plurality of manipulators.
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３ 複数のアクチュ
エータ ２Ａ，２Ｂ 複数のマニピュレータ ４Ａ，４Ｂ 把持機構 Ｗ ワークM1, M2, M3, N1, N2, N3 Multiple actuators 2A, 2B Multiple manipulators 4A, 4B Gripping mechanism W Work
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 満田 建一 福岡県福岡市中央区大名２丁目６番36号 株式会社ビーピーエイ内 Ｆターム(参考） 3F059 AA03 AA13 BA08 DA07 DC05 DD00 DD01 FB15 FB22 FB29 FC01 FC04 FC11 5H303 AA10 BB03 BB09 BB15 BB20 CC08 DD01 EE03 EE07 FF03 FF06 HH04 JJ05 KK02 KK03 KK09 KK14 KK17 LL03 MM05 QQ07 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Kenichi Mitsuda 2-6-36, Daimyo, Chuo-ku, Fukuoka, Japan F-Term Co., Ltd. F-term (reference) 3F059 AA03 AA13 BA08 DA07 DC05 DD00 DD01 FB15 FB22 FB29 FC01 FC04 FC11 5H303 AA10 BB03 BB09 BB15 BB20 CC08 DD01 EE03 EE07 FF03 FF06 HH04 JJ05 KK02 KK03 KK09 KK14 KK17 LL03 MM05 QQ07
Claims (2)
ニピュレータによって一つのワークを把持するための協
調動作制御方法であって、 前記複数のマニピュレータの先端の把持機構によって前
記一つのワークを把持する工程と、 前記複数のマニピュレータのうち一つのマニピュレータ
の一つのアクチュエータを作動させるとともに他のマニ
ピュレータの対応するアクチュエータに加わる反力を測
定する工程と、 前記アクチュエータを作動させてから前記反力が現れる
までの応答遅れを算出する工程と、 前記一つのマニピュレータの全てのアクチュエータを順
次作動させて前記応答遅れを算出した後、該応答遅れに
基づいて前記ワークに余分な力がかからない前記複数の
マニピュレータの最適位置を求める工程と、 該求められた最適位置になるように前記複数のマニピュ
レータの各アクチュエータを作動させる工程、とを有す
る複数マニピュレータによる協調動作制御方法。1. A cooperative operation control method for gripping one work by a plurality of manipulators having a plurality of actuators, comprising: a step of gripping the one work by a gripping mechanism at a tip of the plurality of manipulators; A step of actuating one actuator of one manipulator of the plurality of manipulators and measuring a reaction force applied to a corresponding actuator of another manipulator; anda response delay from actuation of the actuator to appearance of the reaction force. Calculating the response delay by sequentially operating all the actuators of the one manipulator, and calculating the optimum positions of the plurality of manipulators in which no extra force is applied to the workpiece based on the response delay. Process and at the determined optimal position Step of operating each actuator of the plurality of manipulator so that a coordinated operation control method according to plurality Manipulator with city.
よる協調動作制御方法であって、 前記最適位置を求める工程の前に前記アクチュエータの
作動を停止させてから前記反力が消滅するまでのヒステ
リシス遅れを算出する工程を追加し、 前記最適位置を求めるに当たって前記ヒステリシス遅れ
をも考慮する複数マニピュレータによる協調動作制御方
法。2. The cooperative operation control method using a plurality of manipulators according to claim 1, wherein a hysteresis delay from when the operation of the actuator is stopped before the step of obtaining the optimum position to when the reaction force disappears. A cooperative operation control method using a plurality of manipulators in which the hysteresis delay is also taken into account in obtaining the optimum position.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10370980A JP2000190266A (en) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Cooperation action control method by plural manipulators |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10370980A JP2000190266A (en) | 1998-12-25 | 1998-12-25 | Cooperation action control method by plural manipulators |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000190266A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9517556B2 (en) | 2012-06-29 | 2016-12-13 | Mitsubishi Electric Corporation | Robot control apparatus and robot control method |
| JP2019150918A (en) * | 2018-03-02 | 2019-09-12 | オムロン株式会社 | Robot control device and robot control method |
-
1998
- 1998-12-25 JP JP10370980A patent/JP2000190266A/en active Pending
Cited By (3)
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| DE112013003209B4 (en) | 2012-06-29 | 2019-02-07 | Mitsubishi Electric Corporation | Robot control device and robot control method |
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