JP2007190662A

JP2007190662A - Industrial robot and deflection correction method

Info

Publication number: JP2007190662A
Application number: JP2006013665A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Takizawa; 克己滝沢; Kazuhiko Kimoto; 和彦木本
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-01-23
Filing date: 2006-01-23
Publication date: 2007-08-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically perform deflection correction with high accuracy even when a user does not set the weight and center of gravity of a work. <P>SOLUTION: After moving to the teaching position, a torque change is obtained from the torque of the respective shafts, which do not grasp the work, and the torque of the respective shafts in the state of grasping the work, and a correction pulse of each shaft is obtained by a torque change-correction pulse table 6 to operate the respective shafts for correction pulses. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、産業用ロボットに関し、特に、たわみ補正を行う産業用ロボットに関する。 The present invention relates to an industrial robot, and more particularly to an industrial robot that performs deflection correction.

従来、産業用ロボットのたわみ補正方法（第１の従来例）として、以下のようなものがあった。
図２は、第２の従来例に係るたわみ補正方法を示す説明図である。従来、たわみ補正は以下の手順で行なわれていた。
（ステップ１）２０はロボットが取り扱うワーク重量・重心を設定する作業を示している。
（ステップ２）負荷トルク計算部２１において、ステップ１で設定されたワーク重量・重心を動力学演算して、各軸にかかる重力モーメントを求める。
（ステップ３）ねじれ角計算部２２において、ステップ２で演算した各軸にかかる重力モーメントと減速機のバネ定数からねじれ角を計算する。
（ステップ４）補正パルス計算部２３であり、ステップ３で計算したねじれ角と減速比よりパルスを算出する。
このように、ステップ１からステップ４を経てたわみ補正が行なわれるため、最初にユーザーがワークの重量および重心を設定する必要があった。 Conventionally, there are the following methods for correcting the deflection of an industrial robot (first conventional example).
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a deflection correction method according to a second conventional example. Conventionally, deflection correction has been performed by the following procedure.
(Step 1) 20 indicates the work of setting the work weight and the center of gravity handled by the robot.
(Step 2) In the load torque calculation unit 21, the work weight and the center of gravity set in Step 1 are subjected to dynamic calculation to obtain the gravitational moment applied to each axis.
(Step 3) The torsion angle calculation unit 22 calculates the torsion angle from the gravitational moment applied to each axis calculated in step 2 and the spring constant of the reduction gear.
(Step 4) The correction pulse calculator 23 calculates a pulse from the torsion angle and the reduction ratio calculated in Step 3.
As described above, since the deflection correction is performed through Step 1 to Step 4, the user first needs to set the weight and the center of gravity of the workpiece.

一方、別のたわみを補正する方法（第２の従来例）では、ロボットの軸にかかる関節トルクを求め、その関節トルクより当該軸のたわみ角を求め、そのたわみ角により当該軸に対する指令値を補正し、その指令値の補正によりロボットの手先位置の変位を補正する、という手順で行なわれていた。（例えば、引用文献１参照）。
特開平４−２３３６０２号公報（第２−３頁） On the other hand, in another method of correcting the deflection (second conventional example), the joint torque applied to the axis of the robot is obtained, the deflection angle of the axis is obtained from the joint torque, and the command value for the axis is obtained from the deflection angle. The procedure is to correct the displacement of the hand position of the robot by correcting the command value. (For example, refer to cited document 1).
JP-A-4-233602 (page 2-3)

第１の従来例におけるたわみ補正方法では、ユーザーがワークの重量重心を設定する必要があるのでワーク形状によっては、正確な重量および重心を設定できないという問題があった。
また、第２の従来例におけるたわみ補正方法では、関節トルクからたわみ角を求める際に、変位モデルを用いていたので、場合によっては変位モデルが妥当ではなく、必ずしも良好な補正ができるとは限らないという問題があった。
さらに、第１、第２の従来例に共通して、支持するワークが変更となった場合には、再度設定しなければいけないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ユーザーがワークの重量および重心を設定しなくとも精度の高いたわみ補正を自動的に実行できることを目的とする。 In the deflection correction method in the first conventional example, the user needs to set the weight center of gravity of the workpiece. Therefore, there is a problem that the accurate weight and center of gravity cannot be set depending on the workpiece shape.
Further, in the deflection correction method in the second conventional example, since the displacement model is used when obtaining the deflection angle from the joint torque, the displacement model is not appropriate in some cases, and good correction is not always possible. There was no problem.
Further, in common with the first and second conventional examples, there is also a problem that when the work to be supported is changed, it must be set again.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to automatically execute highly accurate deflection correction without setting the weight and center of gravity of a workpiece.

上記問題を解決するために、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクと、ワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクと、から負荷トルク変化を求め、ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求め、前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求め、プレイバックするときは、前記関係に基づいて、前記各軸を補正することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記関係は、零から前記ロボットの可搬重量を超える重量に至る範囲まで、重量の異なる負荷をサンプリングすることによって求められることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクとワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクとから負荷トルク変化を求める手段と、ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求める手段と、前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求める手段と、前記関係に基づいて前記各軸を補正する手段と、を備えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is a robot composed of a plurality of axes and driven by a teaching playback system. The load torque of each axis of the robot before gripping the workpiece and the load torque of each axis in the workpiece gripping state Then, the load torque change is obtained, and the correction pulse amount is obtained by manually correcting the deflection caused by gripping the workpiece, and the relationship between the load torque change and the correction pulse amount for each axis is obtained. When obtaining and playing back, each axis is corrected based on the relationship.
The invention according to claim 2 is characterized in that the relation is obtained by sampling loads having different weights from zero to a weight exceeding the load capacity of the robot.
According to a third aspect of the present invention, in a robot driven by the teaching playback method, which includes a plurality of axes, the load torque of each axis of the robot before gripping the workpiece and the load torque of each axis in the workpiece gripping state. Means for obtaining a change in load torque, means for obtaining a correction pulse amount by manually correcting a deflection caused by gripping the workpiece, and the load torque change and the correction pulse amount for each axis. A means for obtaining a relationship and a means for correcting each axis based on the relation are provided.

本発明によると、ユーザーの設定レスが可能となり、支持するワークが変更となった場合にも精度の高いたわみ補正を自動的に実行できる。 According to the present invention, setting by the user is possible, and even when the work to be supported is changed, highly accurate deflection correction can be automatically executed.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明のたわみ補正方法の処理手順を示すフローチャートである。
図において、１はワーク掴み位置への移動作業を示しており、ロボットを実際のワークを掴む位置へと移動する作業である。２は各軸トルク記憶部であり、ロボットの各軸を駆動するモータの負荷トルクを記憶するためのものである。３はワーク掴み作業を示しており、ワーク掴み後の姿勢である。４は元姿勢位置への戻し作業であり、元姿勢（＝ワーク掴み前の姿勢）へとプログラミングペンダント等の操作により手動で戻す作業である。５は各軸トルク記憶部及び戻しモータパルス記憶部である。各軸トルク記憶部は、ロボットの各軸を駆動するモータの発生トルクを記憶するものである。また戻しパルス記憶部は、ワーク掴み後の姿勢から元姿勢へ戻したときの変化量を記憶するものである。
また、６はトルク変化-補正パルステーブルでありワークを掴む前と後のトルク変化と、姿勢変化量による補正パルスとを対応付けるものである。
一方、７はワーク掴み位置への移動作業である。８は各軸トルク記憶部であり、ロボットの各軸を駆動するモータの発生トルクを記憶するものである。９はワーク掴み作業を示している。１０はトルク変化記憶部であり、ワークを掴む前と後のトルク変化を記憶するものである。
１１は補正パルス計算部であり、トルク変化-補正パルステーブルとトルク変化量を対比させ補正パルスを計算するものである。 FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a deflection correction method of the present invention.
In the figure, reference numeral 1 denotes a moving operation to a workpiece gripping position, which is a task of moving the robot to a position for gripping an actual workpiece. Reference numeral 2 denotes an axis torque storage unit for storing a load torque of a motor that drives each axis of the robot. Reference numeral 3 denotes a work gripping work, which is a posture after gripping the work. Reference numeral 4 denotes a return operation to the original posture position, which is a manual operation to return to the original posture (= post-grip posture) by operating a programming pendant or the like. Reference numeral 5 denotes each axis torque storage unit and a return motor pulse storage unit. Each axis torque storage unit stores torque generated by a motor that drives each axis of the robot. The return pulse storage unit stores the amount of change when the posture after gripping the workpiece is returned to the original posture.
Reference numeral 6 denotes a torque change-correction pulse table that associates torque changes before and after gripping a workpiece with correction pulses based on posture change amounts.
On the other hand, 7 is a moving operation to the workpiece gripping position. Each axis torque storage unit 8 stores the torque generated by the motor that drives each axis of the robot. Reference numeral 9 denotes a work gripping work. A torque change storage unit 10 stores torque changes before and after gripping the workpiece.
A correction pulse calculator 11 calculates a correction pulse by comparing the torque change-correction pulse table with a torque change amount.

次に、本発明のたわみ補正方法について、順を追って説明する。本発明のたわみ補正方法は、以下の手順で実行される。
（ステップ１）ワークを掴ませる姿勢位置へロボットを移動させる。
（ステップ２）上記姿勢位置での各軸のトルクを記憶する。
（ステップ３）ワーク相当の負荷を掴ませ、たわみ分手動動作で元姿勢位置へ戻す。
（ステップ４）上記姿勢位置での各軸のトルク及び手動動作分の戻しパルスを記憶する。
（ステップ５）上記（ステップ１）〜（ステップ４）を重量の異なる複数の負荷について繰り返す。例えば、可搬重量５０ｋｇのロボットの場合、１０ｋｇ刻みで重さの異なる負荷を準備し、可搬重量を超えるところまでワークを順次サンプリングして繰り返す。なお、可搬重量を超えるところまでサンプリングするのは、精度が向上するからである。
（ステップ６）上記（ステップ５）で作成のテーブルを記憶する。また、得られたテーブルのデータは離散的であるため、任意のトルク変化についても補正パスルが求められるように両者の関係を表す近似式を計算しておく。
（ステップ７）実プレイバックでワークを掴ませる位置へロボットを移動させる。
（ステップ８）上記姿勢位置での各軸のトルクを記憶する。
（ステップ９）さらに、ワークを掴ませ、各軸のトルクからトルク変化分を求める。
（ステップ１０）上記（ステップ６）で求めた近似式により、補正パルスを求める。
（ステップ１１）補正パルス分各軸を動作させ、たわみ補正を実行する。 Next, the deflection correction method of the present invention will be described step by step. The deflection correction method of the present invention is executed in the following procedure.
(Step 1) The robot is moved to a posture position for gripping the workpiece.
(Step 2) The torque of each axis at the posture position is stored.
(Step 3) Grasp the load corresponding to the workpiece and return to the original posture position by manual operation for the deflection.
(Step 4) The torque of each axis at the posture position and the return pulse for manual operation are stored.
(Step 5) The above (Step 1) to (Step 4) are repeated for a plurality of loads having different weights. For example, in the case of a robot with a transportable weight of 50 kg, loads having different weights are prepared in increments of 10 kg, and the workpiece is sequentially sampled and repeated until it exceeds the transportable weight. Note that the reason why sampling exceeds the loadable weight is that the accuracy is improved.
(Step 6) The table created in (Step 5) above is stored. Since the obtained table data is discrete, an approximate expression representing the relationship between the two is calculated so that a correction pulse can be obtained for any torque change.
(Step 7) The robot is moved to a position where the workpiece can be grasped by actual playback.
(Step 8) The torque of each axis at the posture position is stored.
(Step 9) Further, the workpiece is gripped, and the torque change is obtained from the torque of each axis.
(Step 10) A correction pulse is obtained by the approximate expression obtained in (Step 6) above.
(Step 11) Each axis is operated by the correction pulse, and the deflection correction is executed.

以上のように、ユーザーがワークの重量・重心を設定する手順が無いため設定レスのたわみ補正が可能となり、支持するワークが変更となった場合にもたわみ補正を自動的に実行できる。
また、従来のように変位モデルを用いることなく、実際のワークを使って補正テーブルを作成するので、誤差が少なく、精度の高いたわみ補正が実現できる。 As described above, since there is no procedure for the user to set the weight and the center of gravity of the workpiece, the deflection correction without setting can be performed, and the deflection correction can be automatically executed even when the supporting workpiece is changed.
In addition, since a correction table is created using an actual work without using a displacement model as in the prior art, it is possible to realize a highly accurate deflection correction with little error.

なお、上記（ステップ６）における近似式の計算は、予め計算しておかなくとも、実プレイバック中に求めても良い。 Note that the calculation of the approximate expression in (Step 6) above may be obtained during actual playback without being calculated in advance.

本発明の方法の処理手順を示すフローチャートThe flowchart which shows the process sequence of the method of this invention. 従来の方法を示す説明図Explanatory drawing showing the conventional method

符号の説明Explanation of symbols

１ワーク掴み位置への移動作業
２各軸トルク記憶部
３ワーク掴み作業
４元姿勢位置への戻し作業
５各軸トルク記憶部及び戻しパルス記憶部
６トルク変化-補正パルステーブル
７ワーク掴み位置への移動作業
８各軸トルク記憶部
９ワーク掴み作業
１０トルク変化記憶部
１１補正パルス計算部
２０ワーク重量・重心設定作業
２１負荷トルク計算部
２２ねじれ角計算部
２３補正パルス計算部 1 Movement work to workpiece gripping position 2 Each axis torque storage unit 3 Workpiece gripping operation 4 Returning to original posture position 5 Each axis torque storage unit and return pulse storage unit 6 Torque change-correction pulse table 7 Return to workpiece gripping position Moving operation 8 Each axis torque storage unit 9 Work gripping operation 10 Torque change storage unit 11 Correction pulse calculation unit 20 Work weight / center of gravity setting operation 21 Load torque calculation unit 22 Torsion angle calculation unit 23 Correction pulse calculation unit

Claims

複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、
ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクと、ワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクと、から負荷トルク変化を求め、
ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求め、
前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求め、
プレイバックするときは、
前記関係に基づいて、前記各軸を補正することを特徴とする産業用ロボットのたわみ補正方法。 In a robot consisting of multiple axes and driven by the teaching playback method,
Obtain the load torque change from the load torque of each axis of the robot before gripping the workpiece and the load torque of each axis in the workpiece gripping state,
The correction pulse amount is obtained by manually correcting the deflection caused by gripping the workpiece,
Obtain the relationship between the load torque change and the correction pulse amount for each axis,
When playing back,
A deflection correction method for an industrial robot, wherein the axes are corrected based on the relationship.

前記関係は、
零から前記ロボットの可搬重量を超える重量に至る範囲まで、重量の異なる負荷をサンプリングすることによって求められることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットのたわみ補正方法。 The relationship is
2. The method for correcting deflection of an industrial robot according to claim 1, wherein the deflection is calculated by sampling loads having different weights from zero to a weight exceeding a load capacity of the robot.

複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、
ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクとワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクとから負荷トルク変化を求める手段と、
ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求める手段と、
前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求める手段と、
前記関係に基づいて前記各軸を補正する手段と、を備えたことを特徴とする産業用ロボット。 In a robot consisting of multiple axes and driven by the teaching playback method,
Means for determining a load torque change from the load torque of each axis of the robot before gripping the workpiece and the load torque of each axis in the workpiece gripping state;
Means for obtaining a correction pulse amount by manually correcting a deflection caused by gripping the workpiece;
Means for determining a relationship between the load torque change and the correction pulse amount for each axis;
An industrial robot comprising: means for correcting each axis based on the relationship.