JP2013208671A

JP2013208671A - Robot control method, robot control device, and robot control system

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Publication number: JP2013208671A
Application number: JP2012079980A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Ota; 浩充太田; Yasuharu Mukai; 康晴向井; Kazuya Numazaki; 和也沼崎
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2013-10-10

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control an actuator for driving a joint axis so that an expansion rate of an error from a target position attitude can be minimum at an end effector by using freedom for redundancy, and to improve positioning accuracy and locus accuracy without needing a special sensor therefor.SOLUTION: A plurality of linking position attitudes are obtained by combining a step (S204) of calculating a linking position attitude allowed by freedom for redundancy and a step (S206) of calculating a hand error-expansion rate of the linking position attitude on the basis of the hand target-position attitude of a manipulator. A plurality of error-expansion rates for each linking position attitude are obtained, and a minimum error expansion rate is selected from the plurality of error expansion rates. A position command is issued to a servo motor of each joint axis so as to achieve a joint angle of each joint axis in the linking position attitude to be the minimum error-expansion rate.

Description

本発明は、ロボット制御方法、ロボット制御装置及びロボット制御システム、詳しくは、冗長自由度を有するロボットの制御方法、ロボット制御装置及びロボット制御システムに関する。 The present invention relates to a robot control method, a robot control device, and a robot control system, and more particularly to a control method, a robot control device, and a robot control system for a robot having redundant degrees of freedom.

従来、マニピュレータを制御するロボット制御装置では、各関節軸での回転角の制御誤差がマニピュレータの先端のエンドエフェクタでは拡大されて、位置決め精度、及び軌跡精度が劣化する。例えば、ある点で位置決めした状態で、関節軸に±１パルスのサーボ変動があると、マニピュレータの作動によりマニピュレータの先端に設けられたエンドエフェクタで拡大される場合がある。 Conventionally, in a robot control apparatus that controls a manipulator, the rotation angle control error at each joint axis is enlarged at the end effector at the tip of the manipulator, and the positioning accuracy and the trajectory accuracy deteriorate. For example, when there is a servo fluctuation of ± 1 pulse on the joint axis in a state of positioning at a certain point, the manipulator may be enlarged by an end effector provided at the tip of the manipulator.

このような位置決め精度を高精度に行うための技術として特許文献１が公知である。特許文献１では、マニピュレータ先端の位置をカメラで撮像して、フィードバックすることにより、目標位置との誤差が軽減されて、位置決め精度が向上する。 Patent Document 1 is known as a technique for performing such positioning accuracy with high accuracy. In Patent Document 1, the position of the manipulator tip is imaged with a camera and fed back, thereby reducing an error from the target position and improving positioning accuracy.

特開平５−３０１１８５号公報JP-A-5-301185

ところが、特許文献１では、カメラ等の撮像装置が必要となるとともに、リアルタイムでの制御に時間がかかる問題がある。
本発明の目的は、冗長自由度を利用して、エンドエフェクタにおける目標位置姿勢との誤差の拡大率が最小となるように関節軸を駆動するアクチュエータを制御でき、このために特別なセンサを要することなく、位置決め精度及び軌跡精度を向上できるロボット制御方法、ロボット制御装置及びロボット制御システムを提供することにある。 However, in Patent Document 1, an imaging device such as a camera is required, and there is a problem that it takes time to control in real time.
An object of the present invention is to use a redundant degree of freedom to control an actuator that drives a joint axis so that an enlargement ratio of an error with respect to a target position / posture in an end effector is minimized, and a special sensor is required for this purpose. An object of the present invention is to provide a robot control method, a robot control apparatus, and a robot control system that can improve positioning accuracy and trajectory accuracy.

上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御方法において、前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階と、前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階とを組み合わせて、複数のリンク位置姿勢を取得するとともに、リンク位置姿勢毎の誤差拡大率を複数取得し、該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択し、前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与することを特徴とするロボット制御方法を要旨としている。 In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is provided with a manipulator in which a plurality of links are connected to each joint axis so as to have a redundant degree of freedom with respect to the work freedom. Calculating a link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position and orientation of a hand of the manipulator in a control method of a robot that performs control by giving a position command to a given actuator; and Combined with the step of calculating the error magnification rate of the hand of the posture, a plurality of link position / postures are obtained, and a plurality of error magnification rates for each link position / posture are obtained, and the smallest of the plurality of error magnification rates is obtained. The error magnification rate is selected, and the joint angle of each joint axis is set to the joint angle at the link position / posture at which the minimum error magnification rate is obtained. It is summarized as robot control method comprising applying a serial position command.

請求項２の発明は、請求項１において、前記リンク位置姿勢を算出する際、前記手先の目標位置姿勢を固定したと仮定して、前記冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータが定義されており、前記複数のリンク位置姿勢を取得する際は、前記姿勢パラメータを所定値分変化する毎に、前記手先の目標位置姿勢と該所定値分変化した姿勢パラメータに基づいてリンク位置姿勢を算出することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, when calculating the link position / posture, it is assumed that the target position / posture of the hand is fixed, and the posture parameter indicating the link position / posture permitted by the redundancy degree of freedom. When the plurality of link position / postures are acquired, each time the posture parameter is changed by a predetermined value, the link position is determined based on the target position / posture of the hand and the posture parameter changed by the predetermined value. The posture is calculated.

請求項３の発明は、請求項１または請求項２において、前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階を第１段階とし、前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階を第２段階としたとき、第１段階と第２段階を１つの組み合わせとし、この組み合わせの処理を複数回行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the step of calculating a link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position and orientation of the hand of the manipulator is a first step, and the link When the step of calculating the error magnification rate of the hand of the position and orientation is the second step, the first step and the second step are combined as one combination, and the process of this combination is performed a plurality of times.

請求項４の発明は、請求項１または請求項２において、前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階を第１段階とし、前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階を第２段階としたとき、第１段階を複数回処理し、その後、算出されたリンク位置姿勢毎に第２段階を複数回行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first or second aspect, the step of calculating a link position / posture allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position / posture of the hand of the manipulator is a first step, and the link When the step of calculating the error magnification rate of the hand of the position and orientation is the second step, the first step is processed a plurality of times, and then the second step is performed a plurality of times for each calculated link position and orientation. And

請求項５の発明は、作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御方法において、前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階と、前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階とを組み合わせて、複数のリンク位置姿勢を取得するとともに、リンク位置姿勢毎の誤差拡大率を複数取得する段階と、該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度を記憶部に格納する段階と、作業プログラムに従って前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢が与えられたとき、前記記憶部から前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与することを特徴とするロボット制御方法を要旨としている。 The invention according to claim 5 provides a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to provide a redundant degree of freedom with respect to the degree of freedom of operation, and gives a position command to an actuator provided for each joint axis. And calculating the link position / posture allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position / posture of the hand of the manipulator, and an error enlargement ratio of the hand of the link position / posture. A plurality of link position / postures are obtained in combination with the step of calculating, a step of obtaining a plurality of error magnification rates for each link position / posture, and a link having a minimum error magnification rate from the plurality of error magnification rates The step of storing the joint angle of each joint axis in the position and orientation in the storage unit and the target position and orientation of the hand of the manipulator are given according to the work program The robot control is applied to the actuator of each joint axis as the position command so that the joint angle of each joint axis at the link position / posture at which the minimum error magnification rate is obtained is stored from the storage unit. The method is summarized.

請求項６の発明は、作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御装置において、前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を複数算出するリンク位置姿勢算出部と、前記リンク位置姿勢毎の前記手先の誤差拡大率を演算する誤差拡大率演算部と、該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択する選択部と、前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与する位置指令付与部を備えることを特徴とするロボット制御装置を要旨としている。 According to the invention of claim 6, a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to have a redundant degree of freedom with respect to work freedom is given a position command to an actuator provided for each joint axis. In the robot control apparatus controlled by the above, a link position / posture calculation unit that calculates a plurality of link position / posture allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position / posture of the hand of the manipulator, and the link position / posture for each link position / posture An error enlargement ratio calculating section for calculating the error enlargement ratio of the hand, a selection section for selecting a minimum error enlargement ratio from the plurality of error enlargement ratios, and each joint in the link position and posture at which the minimum error enlargement ratio is obtained A robot control apparatus comprising: a position command giving unit that gives the actuator of each joint axis as the position command so as to have a joint angle of the shaft It is the gist.

請求項７の発明は、請求項６において、前記リンク位置姿勢算出部は、前記リンク位置姿勢を算出する際、前記手先の目標位置姿勢を固定したと仮定して、前記冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータを定義して、前記複数のリンク位置姿勢を取得する際は、前記姿勢パラメータを所定値分変化する毎に、前記手先の目標位置姿勢と該所定値分変化した姿勢パラメータに基づいてリンク位置姿勢を算出することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect, the link position / orientation calculation unit is allowed by the redundancy degree of freedom assuming that the target position / orientation of the hand is fixed when calculating the link position / orientation. When the posture parameter indicating the link position and posture is defined and the plurality of link positions and postures are acquired, the target position and posture of the hand is changed by the predetermined value every time the posture parameter is changed by the predetermined value. The link position / posture is calculated based on the posture parameter.

請求項８の発明は、作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御システムにおいて、前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を複数算出するリンク位置姿勢算出部と、前記リンク位置姿勢毎の前記手先の誤差拡大率を演算する誤差拡大率演算部と、該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択する選択部と、を備えたシミュレーション装置と、前記選択部により選択された前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度を格納する記憶部と、作業プログラムに従って前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢が与えられたとき、前記記憶部から前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与する位置指令付与部を備えることを特徴とするロボット制御システムを要旨としている。 In the invention according to claim 8, a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to have a redundancy degree of freedom with respect to the work degree of freedom is given to the actuator provided for each joint axis. In the robot control system controlled by the above, a link position / posture calculation unit that calculates a plurality of link position / posture allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position / posture of the hand of the manipulator, and the link position / posture for each link position / posture A simulation apparatus comprising: an error magnification ratio computing unit that computes an error magnification ratio of a hand; and a selection unit that selects a minimum error magnification ratio from the plurality of error magnification ratios; and selected by the selection unit A storage unit for storing a joint angle of each joint axis in the link position and posture at which the minimum error enlargement ratio is obtained; and the manipulator according to a work program When a target position / posture of the hand is given, the position command is given to the actuator of each joint axis from the storage unit so as to obtain the joint angle of each joint axis at the link position / posture having the minimum error magnification rate. The gist of the robot control system includes a position command giving unit.

請求項１乃至請求項５の発明によれば、冗長自由度を利用して、エンドエフェクタ（すなわち、マニピュレータの手先）における目標位置姿勢との誤差の拡大率が最小となるように関節軸を駆動するアクチュエータを制御でき、このために特別なセンサを要することなく、位置決め精度及び軌跡精度を向上できるロボット制御方法を提供できる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, the joint shaft is driven using the redundancy degree of freedom so that the enlargement ratio of the error with respect to the target position / posture in the end effector (that is, the hand of the manipulator) is minimized. Therefore, it is possible to provide a robot control method that can control positioning actuators and improve the positioning accuracy and trajectory accuracy without requiring a special sensor.

また、請求項２の発明によれば、冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータが定義されていることにより、リンク位置姿勢の変更は、所定値の増減だけでできる。 According to the invention of claim 2, since the posture parameter indicating the link position and posture allowed by the redundancy degree of freedom is defined, the link position and posture can be changed only by increasing or decreasing the predetermined value.

また、請求項３の発明によれば、マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階を第１段階とし、リンク位置姿勢の手先の誤差拡大率を演算する段階を第２段階としたとき、第１段階と第２段階を１つの組み合わせとし、この組み合わせの処理を複数回行うことにより、請求項１または請求項２の効果を容易に実現できる。 According to the invention of claim 3, the step of calculating the link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position and orientation of the hand of the manipulator is a first step, and the error magnification rate of the hand of the link position and orientation When the step of calculating is the second step, the first step and the second step are combined into one combination, and the processing of this combination is performed a plurality of times, so that the effect of claim 1 or claim 2 can be easily realized. .

また、請求項４の発明によれば、マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階を第１段階とし、リンク位置姿勢の手先の誤差拡大率を演算する段階を第２段階としたとき、第１段階を複数回処理し、その後、算出されたリンク位置姿勢毎に第２段階を複数回行うことにより、請求項１または請求項２の効果を容易に実現できる。 According to the invention of claim 4, the step of calculating the link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position and orientation of the hand of the manipulator is a first step, and the error magnification rate of the hand of the link position and orientation The first stage is processed a plurality of times, and then the second stage is performed a plurality of times for each calculated link position / posture, whereby the effect of claim 1 or claim 2 is obtained. Can be realized easily.

請求項５の発明によれば、予め記憶部に、最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度が格納されているため、作業プログラムに従ってマニピュレータの手先の目標位置姿勢が与えられたときは、コンピュータ（ＣＰＵ）の演算負荷を軽減でき、高速な演算処理ができる高コストのＣＰＵが不要となり、コストを低減できる。 According to the fifth aspect of the invention, since the joint angle of each joint axis at the link position / posture at which the minimum error magnification rate is stored in advance in the storage unit, the target position / posture of the manipulator hand is given according to the work program. In such a case, the calculation load on the computer (CPU) can be reduced, and a high-cost CPU capable of high-speed calculation processing is not required, thereby reducing the cost.

請求項６乃至請求項８の発明によれば、冗長自由度を利用して、エンドエフェクタ（すなわち、マニピュレータの手先）における目標位置姿勢との誤差の拡大率が最小となるように関節軸を駆動するアクチュエータを制御でき、このために特別なセンサを要することなく、位置決め精度及び軌跡精度を向上できるロボット制御装置を提供できる。 According to the sixth to eighth aspects of the invention, the joint shaft is driven using the redundancy degree of freedom so that the enlargement ratio of the error with respect to the target position / posture in the end effector (that is, the hand of the manipulator) is minimized. Therefore, it is possible to provide a robot control device that can control the actuator to be operated and can improve positioning accuracy and trajectory accuracy without requiring a special sensor.

また、請求項７の発明によれば、冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータが定義されていることにより、リンク位置姿勢の変更は、所定値の増減だけでできる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the posture parameter indicating the link position and posture allowed by the redundancy degree of freedom is defined, the link position and posture can be changed only by increasing or decreasing the predetermined value.

また、請求項８の発明によれば、予め記憶部に、最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度が格納されているため、作業プログラムに従ってマニピュレータの手先の目標位置姿勢が与えられたときは、コンピュータ（ＣＰＵ）の演算負荷を軽減でき、高速な演算処理ができる高コストのＣＰＵが不要となり、コストを低減できる。 According to the eighth aspect of the present invention, since the joint angle of each joint axis at the link position and orientation at which the minimum error expansion rate is stored in advance in the storage unit, the target position and orientation of the hand of the manipulator according to the work program Is given, the computation load on the computer (CPU) can be reduced, and a high-cost CPU capable of high-speed computation can be dispensed with, thereby reducing the cost.

第１実施形態の冗長性を有するマニピュレータのスケルトン図。The skeleton figure of the manipulator which has redundancy of a 1st embodiment. 一実施形態のロボット制御装置の概略構成図。The schematic block diagram of the robot control apparatus of one Embodiment. ロボット制御装置の制御フローチャート。The control flowchart of a robot control apparatus. ロボット制御装置の制御フローチャート。The control flowchart of a robot control apparatus. 姿勢パラメータの説明図。Explanatory drawing of a posture parameter. 第２実施形態のロボット制御装置の制御フローチャート。The control flowchart of the robot control apparatus of 2nd Embodiment. 他の実施形態のロボット制御システムの概略図。The schematic diagram of the robot control system of other embodiments.

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態の作業自由度に対して冗長自由度を有するロボット制御装置及びロボット制御方法を図１〜図５を参照して説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a robot control apparatus and a robot control method having redundant degrees of freedom with respect to work degrees of freedom according to the first embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.

まず、本実施形態の作業自由度に対して冗長自由度を有するマニピュレータについて説明する。
図１に示すように、マニピュレータ１０は、８個のリンク１１〜１８が７個の関節２１〜２７により直列に連結されて形成されている。多関節ロボットであるマニピュレータ１０は、７個の関節２１〜２７においてリンク１２〜１８が旋回することのできる７自由度（自由度ｎ＝７）を有するロボットであり、その作業空間の次元数（次元数ｍ）は６であって、１（＝ｎ−ｍ）の冗長性を有する。すなわち、本実施形態のマニピュレータ１０は、作業自由度６に対して、１つの冗長自由度を有する。 First, a manipulator having a redundancy degree of freedom with respect to the work degree of freedom of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the manipulator 10 is formed by connecting eight links 11 to 18 in series by seven joints 21 to 27. The manipulator 10 which is an articulated robot is a robot having seven degrees of freedom (degrees of freedom n = 7) in which the links 12 to 18 can rotate at the seven joints 21 to 27, and the number of dimensions of the work space ( The number of dimensions m) is 6, which has a redundancy of 1 (= nm). That is, the manipulator 10 of the present embodiment has one redundant degree of freedom with respect to the work degree of freedom 6.

第１リンク１１は一端が床面ＦＬに固定され、他端が第１関節２１の一側に接続されている。第１関節２１の他側には、第２リンク１２の一端が接続され、第２リンク１２の他端には第２関節２２の一側が接続されている。以下同様に、第３リンク１３、第４リンク１４、第５リンク１５、第６リンク１６、第７リンク１７及び第８リンク１８が、それぞれ第３関節２３、第４関節２４、第５関節２５、第６関節２６及び第７関節２７を介して順に連結されている。 One end of the first link 11 is fixed to the floor surface FL, and the other end is connected to one side of the first joint 21. One end of the second link 12 is connected to the other side of the first joint 21, and one side of the second joint 22 is connected to the other end of the second link 12. Similarly, the third link 13, the fourth link 14, the fifth link 15, the sixth link 16, the seventh link 17, and the eighth link 18 are respectively connected to the third joint 23, the fourth joint 24, and the fifth joint 25. The sixth joint 26 and the seventh joint 27 are connected in order.

第１関節２１の他側は一側に対して、矢印３１に示すように、図１において上下方向に延びる軸を中心に回転可能とされており、これにより、第２リンク１２は隣接する第１リンク１１に対して、第１関節２１の回転軸（Ｊ１軸）を中心に矢印３１方向に旋回可能である。 The other side of the first joint 21 is rotatable with respect to one side about an axis extending in the vertical direction in FIG. 1 as indicated by an arrow 31, whereby the second link 12 is adjacent to the second link 12. With respect to one link 11, it can turn in the direction of arrow 31 around the rotation axis (J1 axis) of the first joint 21.

また、第２関節２２の他側は一側に対して、矢印３２に示すように、図１において紙面に垂直な方向に延びる軸（Ｊ２軸）を中心に回転可能とされている。これにより、第３リンク１３は隣接する第２リンク１２に対して、第２関節２２の回転軸を中心に矢印３２方向に回転可能である。 Further, the other side of the second joint 22 is rotatable with respect to one side about an axis (J2 axis) extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. As a result, the third link 13 can rotate in the direction of the arrow 32 around the rotation axis of the second joint 22 with respect to the adjacent second link 12.

以下、第３関節２３、第４関節２４、第５関節２５、第６関節２６及び第７関節２７についてもそれぞれ、回転可能とされており、第４リンク１４、第５リンク１５、第６リンク１６、第７リンク１７及び第８リンク１８も、それぞれ関節２３〜２７の回転軸（Ｊ３軸〜Ｊ７軸）を中心に、矢印３３〜３７方向に旋回可能である。尚、本願の全体にわたって、第１関節２１〜２７を介して連結されているリンク１１〜１８同士を、互いに隣接するリンク１１〜１８という。また、Ｊ１軸〜Ｊ７軸は、関節軸に相当する。 Hereinafter, the third joint 23, the fourth joint 24, the fifth joint 25, the sixth joint 26, and the seventh joint 27 are also rotatable, and the fourth link 14, the fifth link 15, and the sixth link. 16, the seventh link 17 and the eighth link 18 can also turn in the directions of arrows 33 to 37 around the rotation axes (J3 axis to J7 axis) of the joints 23 to 27, respectively. Note that, throughout the present application, the links 11 to 18 connected through the first joints 21 to 27 are referred to as adjacent links 11 to 18. Further, the J1 axis to the J7 axis correspond to joint axes.

図１に示すように、第１関節２１には第１サーボモータ４１が取り付けられており、電力が供給されることにより、第２リンク１２を図示しない減速機を介して第１リンク１１に対して旋回させる。 As shown in FIG. 1, a first servo motor 41 is attached to the first joint 21, and when power is supplied, the second link 12 is connected to the first link 11 via a reduction gear (not shown). And turn.

また、第２関節２２には第２サーボモータ４２が取り付けられており、電力が供給されることにより、第３リンク１３を図示しない減速機を介して第２リンク１２に対して旋回させる。以下、同様に、第３関節２３、第４関節２４、第５関節２５、第６関節２６及び第７関節２７にはそれぞれサーボモータ４３〜４７が取り付けられており、電力が供給されることにより、各々リンク１４〜１８を図示しない減速機を介して旋回させる。 Further, a second servo motor 42 is attached to the second joint 22, and when the electric power is supplied, the third link 13 is turned with respect to the second link 12 via a reduction gear (not shown). Similarly, servo motors 43 to 47 are attached to the third joint 23, the fourth joint 24, the fifth joint 25, the sixth joint 26, and the seventh joint 27, respectively, and are supplied with power. Each of the links 14 to 18 is turned through a reduction gear (not shown).

なお、各モータは、各関節内に設けられるが、図１では、説明の便宜上、関節とは分離して図示している。また、本実施形態ではアクチュエータとしてサーボモータである回転型アクチュエータのＡＣモータが使用されているが、直動アクチュエータでもよく、限定されるものではない。 In addition, although each motor is provided in each joint, in FIG. 1, for convenience of explanation, it is illustrated separately from the joint. In this embodiment, an AC motor of a rotary actuator, which is a servo motor, is used as an actuator. However, the actuator may be a direct acting actuator and is not limited.

第８リンク１８の先端には、ツール４９が取り付けられている。ツール４９は第８リンク１８とともに、第７関節２７の回転軸（Ｊ７軸）を中心に図１に示すように矢印３７方向に旋回可能とされている。ツール４９は、例えば、ワーク等を把持可能なハンドである。なお、ツール４９の種類は、本発明とは関係しないため、限定されるものではない。 A tool 49 is attached to the tip of the eighth link 18. Along with the eighth link 18, the tool 49 can turn in the direction of the arrow 37 as shown in FIG. 1 around the rotation axis (J7 axis) of the seventh joint 27. The tool 49 is, for example, a hand that can grip a work or the like. The type of tool 49 is not limited because it is not related to the present invention.

上述したようにマニピュレータ１０は、第１サーボモータ４１〜第７サーボモータ４７を駆動して第２リンク１２〜第８リンク１８を回転させることにより、第２リンク１２〜第８リンク１８の回転角度が累積して先端部にあるツール４９に働くため、ツール４９の先端の位置および姿勢を、その作業内容に応じた目標位置および目標姿勢に一致させることが可能である。 As described above, the manipulator 10 rotates the second link 12 to the eighth link 18 by driving the first servo motor 41 to the seventh servo motor 47 to rotate the second link 12 to the eighth link 18. Are accumulated and work on the tool 49 at the tip, so that the position and posture of the tip of the tool 49 can be matched with the target position and posture according to the work content.

次に、図２を参照して、前記マニピュレータ１０を制御するロボット制御装置としてのコントローラーＲＣを中心とした多関節ロボットの電気的な構成を説明する。
コントローラーＲＣは、コンピュータ９０と、コンピュータ９０に電気的に接続されたＰＷＭジェネレータ５１〜５７と、ＰＷＭジェネレータ５１〜５７に電気的に接続されたサーボアンプ６１〜６７を有する。各サーボアンプ６１〜６７はそれぞれ第１サーボモータ４１〜第７サーボモータ４７に電気的に接続されている。 Next, with reference to FIG. 2, an electrical configuration of an articulated robot centering on a controller RC as a robot control device for controlling the manipulator 10 will be described.
The controller RC includes a computer 90, PWM generators 51 to 57 electrically connected to the computer 90, and servo amplifiers 61 to 67 electrically connected to the PWM generators 51 to 57. The servo amplifiers 61 to 67 are electrically connected to the first servo motor 41 to the seventh servo motor 47, respectively.

コンピュータ９０は、位置指令をＰＷＭジェネレータ５１〜５７に出力し、ＰＷＭジェネレータ５１〜５７は、当該制御令指令に基づいてＰＷＭ信号をサーボアンプ６１〜６７に出力する。サーボアンプ６１〜６７は、その出力に応じてサーボモータ４１〜４７を作動させることにより、各リンク１２〜１８を回転させる。 The computer 90 outputs position commands to the PWM generators 51 to 57, and the PWM generators 51 to 57 output PWM signals to the servo amplifiers 61 to 67 based on the control command. The servo amplifiers 61 to 67 rotate the links 12 to 18 by operating the servo motors 41 to 47 according to the output.

前記サーボモータ４１〜４７にはロータリエンコーダ７１〜７７が内蔵されており、インターフェイス８０を介してコンピュータ９０と接続されている。ロータリエンコーダ７１〜７７は、各々のサーボモータ４１〜４７の回転角度を検出することにより、すなわち、リンク１２〜１８のそれぞれが隣接するリンク１１〜１７に対する回転角度（関節角度）を検出して、その検出信号をコントローラーＲＣに送信する。ロータリエンコーダ７１〜７７は、回転角度検出器に相当する。 The servo motors 41 to 47 incorporate rotary encoders 71 to 77 and are connected to a computer 90 via an interface 80. The rotary encoders 71 to 77 detect the rotation angles of the servo motors 41 to 47, that is, detect the rotation angles (joint angles) of the links 12 to 18 with respect to the adjacent links 11 to 17, respectively. The detection signal is transmitted to the controller RC. The rotary encoders 71 to 77 correspond to a rotation angle detector.

なお、回転角度検出器としては、ロータリエンコーダに限定するものではなく、レゾルバ、或いは、ポテンショメータであってもよい。
なお、第１サーボモータ４１〜第７サーボモータ４７に対してロータリエンコーダ７１〜７７を設ける代わりに、リンク１１〜１８または第１関節２１〜第７関節２７に、リンク１１〜１８の回転角度（関節角度）を直接に検出可能なセンサを取り付けてもよい。 The rotation angle detector is not limited to a rotary encoder, and may be a resolver or a potentiometer.
Instead of providing the rotary encoders 71 to 77 with respect to the first servo motor 41 to the seventh servo motor 47, the rotation angles of the links 11 to 18 are connected to the links 11 to 18 or the first joint 21 to the seventh joint 27 ( A sensor capable of directly detecting (joint angle) may be attached.

前記コンピュータ９０は、ＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、及びハードディスク等の不揮発性の記憶部９４、及びインターフェイス９５等を備え、バス９６を介して電気的に接続されている。 The computer 90 includes a CPU 91, ROM 92, RAM 93, a nonvolatile storage unit 94 such as a hard disk, an interface 95, and the like, and is electrically connected via a bus 96.

記憶部９４には、各種データ、ロボットに各種作業を行わせるための作業プログラム、各種パラメータ等が記憶されている。すなわち、本実施形態のロボットは、ティーチングプレイバック方式で作動するロボットであり、前記作業プログラムが実行されることにより、前記マニピュレータ１０が動作する。ＲＯＭ９２は、システム全体のシステムプログラムが記憶されている。ＲＡＭ９３は、ＣＰＵ９１の作業用のメモリであって、各種演算等が実行されるときに一時的にデータが格納される。 The storage unit 94 stores various data, work programs for causing the robot to perform various operations, various parameters, and the like. That is, the robot of the present embodiment is a robot that operates in a teaching playback system, and the manipulator 10 operates when the work program is executed. The ROM 92 stores system programs for the entire system. The RAM 93 is a working memory for the CPU 91, and temporarily stores data when various calculations are executed.

ＣＰＵ９１は、リンク位置姿勢算出部、誤差拡大率演算部、選択部及び位置指令付与部に相当する。
コントローラーＲＣには入力装置８２が前記インターフェイス９５を介して接続されている。入力装置８２は、図示しないモニター画面及び各種入力キー等を有する操作盤であり、ユーザーが各種のデータを入力操作可能とされている。入力装置８２は、多関節ロボットの電源スイッチが設けられるとともに、コンピュータ９０に対して、マニピュレータ１０の先端部にあるツール４９の先端（エンドエフェクタ、以下、手先という）の最終目標位置および最終目標姿勢、ツール４９の先端の補間点における位置および姿勢の入力、並びに、冗長性を利用したマニピュレータ１０の姿勢変更のためのジョグ操作等による入力が可能となっている。 The CPU 91 corresponds to a link position / orientation calculation unit, an error magnification ratio calculation unit, a selection unit, and a position command giving unit.
An input device 82 is connected to the controller RC via the interface 95. The input device 82 is an operation panel having a monitor screen (not shown) and various input keys. The user can input various data. The input device 82 is provided with a power switch for an articulated robot, and with respect to the computer 90, the final target position and final target posture of the tip of the tool 49 (end effector, hereinafter referred to as “hand”) at the tip of the manipulator 10. The input of the position and orientation at the interpolation point at the tip of the tool 49 and the jog operation for changing the orientation of the manipulator 10 using redundancy are possible.

（第１実施形態の作用）
次に、本実施形態による多関節ロボットのコントローラーＲＣの作用を説明する。図３及び図４は、コントローラーＲＣのＣＰＵ９１が実行する作業プログラムに書き込まれている教示点（最終目標位置、並びにツール４９の先端の補間点における位置を含む）に手先を位置させるときの制御フローチャートである。前記ロータリエンコーダ７１〜７７は下記各ステップが実行される制御周期よりも、十分に短い検出周期で回転角度（すなわち、検出関節角度）を検出している。 (Operation of the first embodiment)
Next, the operation of the controller RC of the articulated robot according to the present embodiment will be described. FIGS. 3 and 4 are control flowcharts when the hand is positioned at the teaching point (including the final target position and the position at the interpolation point at the tip of the tool 49) written in the work program executed by the CPU 91 of the controller RC. It is. The rotary encoders 71 to 77 detect the rotation angle (that is, the detected joint angle) with a detection cycle sufficiently shorter than the control cycle in which the following steps are executed.

（ステップ１０）
まず、ステップ１０（以下、ステップをＳという）では、ＣＰＵ９１は、記憶部９４の作業プログラムに書き込まれている教示点（手先位置）、手先姿勢及び速度データをＲＡＭ９３の所定領域にセットする。なお、手先位置及び手先姿勢を合わせて手先位置姿勢という。このＳ１０でセットされた手先位置姿勢は、手先の目標位置姿勢となる。 (Step 10)
First, in step 10 (hereinafter, step is referred to as S), the CPU 91 sets the teaching point (hand position), hand posture, and speed data written in the work program in the storage unit 94 in a predetermined area of the RAM 93. The hand position and hand posture are collectively referred to as the hand position and posture. The hand position / posture set in S10 is the target position / posture of the hand.

（Ｓ２０）
次に、ＣＰＵ９１は、Ｓ２０で、手先をＳ１０でセットした教示点（手先位置）において、誤差拡大率が最小の姿勢（すなわち、リンク位置姿勢）決定を行う。このＳ２０の処理の詳細を図４のフローチャートを参照して説明する。 (S20)
Next, in S20, the CPU 91 determines a posture (that is, a link position / posture) with the smallest error magnification rate at the teaching point (hand position) where the hand is set in S10. Details of the processing of S20 will be described with reference to the flowchart of FIG.

（Ｓ２０２）
Ｓ２０２では、ＣＰＵ９１は、姿勢パラメータΦを初期化する、本実施形態ではΦ＝０にして初期化するが、初期値は０に限定するものではない。姿勢パラメータΦについて説明する。 (S202)
In S202, the CPU 91 initializes the posture parameter Φ. In this embodiment, the CPU 91 initializes Φ = 0, but the initial value is not limited to zero. The attitude parameter Φ will be described.

姿勢パラメータΦは、冗長自由度を有する前記マニピュレータ１０が、手先位置を固定した場合、すなわち、手先位置姿勢を拘束した場合において、その冗長自由度により許容されるリンク位置姿勢を示すものである。具体的には、図５に示すようにマニピュレータ１０の第４関節２４は、第２関節２２（以下、第１基準点Ｗという）を中心とし、第３リンク１３〜第４リンク１４のリンク長の合計を半径とした球Ａ１と、第６関節２６（以下、第２基準点Ｋという）を中心とし、第５リンク１５〜第６リンク１６のリンク長の合計を半径とする球Ａ２とが形成する交差円Ｅ上の移動が可能である。従って、本実施形態では、この交差円Ｅ上に第４関節２４が位置するようにして、リンク位置姿勢が変わる。 The posture parameter Φ indicates a link position / posture permitted by the redundant degree of freedom when the manipulator 10 having the redundant degree of freedom fixes the hand position, that is, when the hand position / posture is constrained. Specifically, as shown in FIG. 5, the fourth joint 24 of the manipulator 10 is centered on the second joint 22 (hereinafter referred to as the first reference point W), and the link lengths of the third link 13 to the fourth link 14. And a sphere A2 having a radius that is the sum of the link lengths of the fifth link 15 to the sixth link 16 around the sixth joint 26 (hereinafter referred to as the second reference point K). Movement on the intersection circle E to be formed is possible. Therefore, in the present embodiment, the link position / posture changes so that the fourth joint 24 is positioned on the intersecting circle E.

前記交差円Ｅの中心を通る中心軸Ｏは、図５に示すように、第１基準点Ｗ（第２関節２２中心）と第２基準点Ｋ（第６関節２６中心）を通過する軸である。第４関節２４はこの交差円Ｅ上に位置するため、姿勢パラメータΦは、交差円Ｅ上のリンク位置姿勢を示すパラメータとして表すことができる。そこで、交差円Ｅ上の適宜の位置Ｒから、変更された位置までの角度を、ここでは、姿勢パラメータΦとして定義されている。本実施形態では位置Ｒは、第４関節２４の現在位置とする。 As shown in FIG. 5, the central axis O passing through the center of the intersecting circle E is an axis passing through the first reference point W (center of the second joint 22) and the second reference point K (center of the sixth joint 26). is there. Since the fourth joint 24 is located on the cross circle E, the posture parameter Φ can be expressed as a parameter indicating the link position and posture on the cross circle E. Therefore, the angle from the appropriate position R on the intersecting circle E to the changed position is defined here as the posture parameter Φ. In the present embodiment, the position R is the current position of the fourth joint 24.

（Ｓ２０４）
Ｓ２０４では、ＣＰＵ９１は、前記手先位置姿勢から関節角度を求めるために逆運動学演算を行う。 (S204)
In S204, the CPU 91 performs inverse kinematics calculation to obtain the joint angle from the hand position / posture.

ここで、第１関節２１〜第７関節２７の関節角度θ１，θ２，θ３，…，θ７とし、手先座標（ｘ，ｙ，ｚ）及び手先姿勢（ａ，ｂ，ｃ）とすると、ベクトルθ及び手先位置姿勢Ｘは下記のように表される。 Here, assuming that the joint angles θ1, θ2, θ3,..., Θ7 of the first joint 21 to the seventh joint 27 are the hand coordinates (x, y, z) and the hand posture (a, b, c), the vector θ The hand position / posture X is expressed as follows.

各関節角度θ１，θ２，θ３，…，θ７は、式（２）に示すように表すことができ、これらの式は、逆変換式である。本ステップでは、式（２）により、手先位置姿勢Ｘと姿勢パラメータΦにより、各関節角度θ１，θ２，θ３，…，θ７を算出する。 Each joint angle θ1, θ2, θ3,..., Θ7 can be expressed as shown in equation (2), and these equations are inverse transformation equations. In this step, the joint angles θ1, θ2, θ3,..., Θ7 are calculated from the hand position / posture X and the posture parameter Φ using Equation (2).

この各関節角度θ１，θ２，θ３，…，θ７が当該姿勢パラメータΦにおけるリンク位置姿勢となる。 These joint angles θ1, θ2, θ3,..., Θ7 are the link position and posture in the posture parameter Φ.

（Ｓ２０６）
Ｓ２０６では、ＣＰＵ９１は、姿勢パラメータΦにおけるｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃのそれぞれの方向における、エンドエフェクタ変動／アクチュエータ変動、すなわち、各方向の誤差拡大率Σξを、式（３）〜式（８）により算出する。 (S206)
In S206, the CPU 91 calculates the end effector fluctuation / actuator fluctuation in each of the x, y, z, a, b, and c directions in the posture parameter Φ, that is, the error enlargement ratio Σξ in each direction, from Equations (3) to (3). It calculates by Formula (8).

なお、後述するＳ２１４において、誤差拡大率の最小を選択する場合、特定の方向のみの誤差拡大率、例えば、ｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃのいずれか１つの方向のみの誤差拡大率の最小を選択する場合は、その方向に関する誤差拡大率Σξを、式（３）〜式（８）のいずれか１つの式を用いて算出すればよい。 In S214, which will be described later, when selecting the minimum error magnification rate, an error magnification rate only in a specific direction, for example, an error magnification rate in only one of x, y, z, a, b, and c directions. When the minimum of is selected, the error enlargement ratio Σξ relating to the direction may be calculated using any one of the equations (3) to (8).

また、後述するＳ２１４において、ｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃのうち、２個〜５個の方向を組み合わせた場合、例えば、ｘ及びｙ方向、ｘ及びｚ方向、ｙ及びｚ方向の２つの方向、或いはいずれか３つの方向、或いは４つの方向、或いは５つの方向における誤差拡大率の総合的な誤差拡大率の場合には、それらの方向に関連した式（３）〜式（８）を使用して当該方向の誤差拡大率を算出すればよい。 In S214, which will be described later, when two to five directions are combined among x, y, z, a, b, and c, for example, in the x and y directions, the x and z directions, and the y and z directions. In the case of a total error magnification ratio in two directions, or any three directions, or four directions, or five directions, the equations (3) to (8) related to these directions are used. ) May be used to calculate the error magnification rate in that direction.

（Ｓ２０８）
Ｓ２０８では、ＣＰＵ９１は、前記姿勢パラメータΦと、Ｓ２０６で算出した、誤差拡大率Σξを、記憶部９４に格納する。 (S208)
In S208, the CPU 91 stores the posture parameter Φ and the error enlargement ratio Σξ calculated in S206 in the storage unit 94.

（Ｓ２１０）
Ｓ２１０では、ＣＰＵ９１は姿勢パラメータΦに対して所定値を加算して更新する。すなわち、仮想的に姿勢パラメータΦを増加させてリンク位置姿勢を変えたものとするのである。この所定値は、例えば１°であるが、この値に限定されるものではない。 (S210)
In S210, the CPU 91 updates the posture parameter Φ by adding a predetermined value. That is, it is assumed that the link position / posture is changed by virtually increasing the posture parameter Φ. The predetermined value is, for example, 1 °, but is not limited to this value.

（Ｓ２１２）
Ｓ２１２では、ＣＰＵ９１は、姿勢パラメータΦが、予め設定された上限値Φｍａｘ以下であれば、Ｓ２０４に戻り、姿勢パラメータΦが予め設定された上限値Φｍを超えた場合には、「ＹＥＳ」と判定し、Ｓ２１４に移行する。この上限値Φｍは、予め試験等により設定されたものである。 (S212)
In S212, the CPU 91 returns to S204 if the posture parameter Φ is equal to or less than the preset upper limit value Φmax, and determines “YES” if the posture parameter Φ exceeds the preset upper limit value Φm. Then, the process proceeds to S214. This upper limit value Φm is set in advance by a test or the like.

（Ｓ２１４）
Ｓ２１２からＳ２１４に移行した場合、ＣＰＵ９１は、Ｓ２０８において記憶部９４に格納した誤差拡大率Σξの中から、最小のものを選択する。すなわち、姿勢パラメータΦを順次更新した上で、各姿勢パラメータ毎の各方向（或いは特定方向）における誤差拡大率Σξが取得されているため、この中から、ＣＰＵ９１は最小の誤差拡大率Σξを選択するのである。 (S214)
When shifting from S212 to S214, the CPU 91 selects the smallest one from the error enlargement rates Σξ stored in the storage unit 94 in S208. That is, after the posture parameter Φ is sequentially updated, the error magnification rate Σξ in each direction (or specific direction) for each posture parameter is acquired. From this, the CPU 91 selects the smallest error magnification rate Σξ. To do.

ここで、特定方向のみの誤差拡大率Σξの最小値を選択する場合は、その方向のみであるので、容易に選択できる。一方、複数の方向の誤差拡大率が格納されている場合、例えば、ｘ及びｙ方向、ｘ及びｚ方向、或いは、ｙ及びｚ方向のように２つの方向の誤差拡大率Σξが記憶部９４に格納されている場合は、ＣＰＵ９１は、両方向の誤差拡大率が平均的に最小になるものを選択する。さらに、３つ以上の方向の誤差拡大率が記憶部９４に格納されている場合には、ＣＰＵ９１は、それらの方向の誤差拡大率Σξが平均的に最小になるものを選択する。このようにして誤差拡大率Σξが最小となるリンク位置姿勢が選択され、この結果を利用して、ＣＰＵ９１は、誤差拡大率Σξが最小となるリンク位置姿勢、すなわち姿勢パラメータΦを導出する。 Here, when the minimum value of the error enlargement ratio Σξ only in a specific direction is selected, it can be easily selected because it is only in that direction. On the other hand, when error magnification rates in a plurality of directions are stored, for example, the error magnification rates Σξ in two directions such as the x and y directions, the x and z directions, or the y and z directions are stored in the storage unit 94. When stored, the CPU 91 selects the one with the average error magnification rate in both directions being the smallest. Further, when the error enlargement ratios in three or more directions are stored in the storage unit 94, the CPU 91 selects the one with the average error enlargement ratio Σξ in those directions being the smallest. In this way, the link position and orientation that minimizes the error magnification rate Σξ is selected, and using this result, the CPU 91 derives the link position and orientation that minimizes the error magnification rate Σξ, that is, the orientation parameter Φ.

次に、図３のフローチャートに戻って説明する。
（Ｓ３０）
Ｓ３０では、ＣＰＵ９１は、前記誤差拡大率Σξが最小となる姿勢パラメータΦの各関節軸の関節角度となるように今回の制御周期分の位置指令（制御指令）としてＰＷＭジェネレータ５１〜５７にそれぞれ出力する。ＰＷＭジェネレータ５１〜５７は、その位置指令に基づくＰＷＭ信号をサーボアンプ６１〜６７に出力する。サーボアンプ６１〜６７は、その出力に応じて各関節軸の第１サーボモータ４１〜第７サーボモータ４７を作動させることにより、各リンク１２〜１８を回転させる。なお、速度データの使用は、ＣＰＵ９１は、速度フィードバック制御を行う際に使用しているが、本発明とは関係しないため、説明を省略する。 Next, returning to the flowchart of FIG.
(S30)
In S30, the CPU 91 outputs the position command (control command) for the current control cycle to the PWM generators 51 to 57 so that the joint angle of each joint axis of the posture parameter Φ at which the error magnification rate Σξ is minimized. To do. PWM generators 51 to 57 output PWM signals based on the position command to servo amplifiers 61 to 67. The servo amplifiers 61 to 67 rotate the links 12 to 18 by operating the first servo motor 41 to the seventh servo motor 47 of each joint axis according to the output. The use of the speed data is used when the CPU 91 performs the speed feedback control, but the description is omitted because it is not related to the present invention.

（Ｓ４０）
ＣＰＵ９１は、Ｓ４０において、各ロータリエンコーダ７１〜７７からの検出信号に基づいて、最終目標位置、及び最終目標姿勢（すなわち、最終の目標位置姿勢）に手先が到達したか否かを判定し、達していないと判定した場合はＳ１０に戻り、反対に作業プログラムの最終の目標位置姿勢に達していると判定した場合は、このフローチャートを終了する。なお、Ｓ１０に戻った場合、作業プログラムに記述されている次の手先位置姿勢、速度データをセットする。 (S40)
In S40, the CPU 91 determines whether or not the hand has reached the final target position and the final target posture (that is, the final target position and posture) based on the detection signals from the rotary encoders 71 to 77. If it is determined that it is not, the process returns to S10, and if it is determined that the final target position / posture of the work program has been reached, this flowchart is ended. When returning to S10, the next hand position / posture and speed data described in the work program are set.

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態のロボット制御方法は、マニピュレータ１０の手先の目標位置姿勢に基づいて、冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階（Ｓ２０４）と、
リンク位置姿勢の手先の誤差拡大率を演算する段階（Ｓ２０６）とを組み合わせて、複数のリンク位置姿勢を取得するとともに、リンク位置姿勢毎の誤差拡大率Σξを複数取得し、該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択する。そして、最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸（Ｊ１軸〜Ｊ７軸）の関節角度となるように各関節軸（Ｊ１軸〜Ｊ７軸）のサーボモータ４１〜４７（アクチュエータ）に位置指令として付与する。この結果、本実施形態によれば、冗長自由度を利用して、エンドエフェクタ（すなわち、マニピュレータの手先）における目標位置姿勢との誤差の拡大率が最小となるように関節軸を駆動するアクチュエータを制御でき、このために特別なセンサを要することなく、位置決め精度及び軌跡精度を向上できる。 This embodiment has the following features.
(1) The robot control method of the present embodiment calculates a link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position and orientation of the hand of the manipulator 10 (S204);
In combination with the step (S206) of calculating the error magnification rate of the hand of the link position / posture, a plurality of link position / postures are obtained, and a plurality of error magnification rates Σξ for each link position / posture are obtained, and the plurality of error magnifications are obtained. Select the smallest error magnification from the percentages. Then, the servo motors 41 to 47 (actuators) of the respective joint axes (J1 axis to J7 axis) are set to have the joint angles of the respective joint axes (J1 axis to J7 axis) in the link position / posture at which the minimum error magnification rate is obtained. It is given as a position command. As a result, according to the present embodiment, the actuator that drives the joint axis so that the enlargement ratio of the error with respect to the target position / posture in the end effector (that is, the manipulator hand) is minimized by using the redundancy degree of freedom. Therefore, positioning accuracy and trajectory accuracy can be improved without requiring a special sensor.

（２）本実施形態の制御方法は、リンク位置姿勢を算出する際、手先の目標位置姿勢を固定したと仮定して、冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータΦが定義されている。そして、複数のリンク位置姿勢を取得する際は、姿勢パラメータΦを所定値分変化する毎に、手先の目標位置姿勢と該所定値分変化した姿勢パラメータに基づいてリンク位置姿勢を算出する。この結果、本実施形態によれば、冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータが定義されていることにより、リンク位置姿勢の変更は、所定値の増減だけでできる。 (2) In the control method of the present embodiment, when calculating the link position and orientation, the posture parameter Φ indicating the link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom is defined on the assumption that the target position and orientation of the hand is fixed. ing. When a plurality of link position / postures are acquired, each time the posture parameter Φ is changed by a predetermined value, the link position / posture is calculated based on the target position / posture of the hand and the posture parameter changed by the predetermined value. As a result, according to the present embodiment, since the posture parameter indicating the link position and posture allowed by the redundancy degree of freedom is defined, the link position and posture can be changed only by increasing or decreasing the predetermined value.

（３）本実施形態の制御方法は、マニピュレータ１０の手先の目標位置姿勢に基づいて、冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階（Ｓ２０４）を第１段階とし、リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階（Ｓ２０６）を第２段階としたとき、Ｓ２１２で姿勢パラメータΦが、上限値Φｍａｘ以下の場合は、Ｓ２０４とＳ２０６を１つの組み合わせとし、この組み合わせの処理を複数回行うことになる。この結果、上記（１）、及び（２）の効果を容易に実現できる。 (3) In the control method of the present embodiment, the step (S204) of calculating the link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position and orientation of the hand of the manipulator 10 is a first step, When the step (S206) for calculating the error magnification rate of the hand is the second step, if the posture parameter Φ is equal to or lower than the upper limit value Φmax in S212, S204 and S206 are combined as one combination, and a plurality of processes of this combination are performed. Will be performed once. As a result, the effects (1) and (2) can be easily realized.

（４）本実施形態のロボット制御装置のＣＰＵ９１は、マニピュレータ１０の手先の目標位置姿勢に基づいて、冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を複数算出するリンク位置姿勢算出部として機能する。また、ＣＰＵ９１は、リンク位置姿勢毎の手先の誤差拡大率を演算する誤差拡大率演算部として機能するとともに、前記複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択する選択部として機能する。さらに、ＣＰＵ９１は、最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸（Ｊ１軸〜Ｊ７軸）の関節角度となるように各関節軸（Ｊ１軸〜Ｊ７軸）のサーボモータ４１〜４７（アクチュエータ）に位置指令として付与する位置指令付与部として機能する。この結果、本実施形態のロボット制御装置ＲＣによれば、冗長自由度を利用して、エンドエフェクタ（すなわち、マニピュレータの手先）における目標位置姿勢との誤差の拡大率が最小となるように関節軸を駆動するアクチュエータを制御でき、このために特別なセンサを要することなく、位置決め精度及び軌跡精度を向上できるロボット制御装置を提供できる。 (4) The CPU 91 of the robot control apparatus according to the present embodiment functions as a link position / orientation calculation unit that calculates a plurality of link position / orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position / orientation of the hand of the manipulator 10. Further, the CPU 91 functions as an error magnification rate calculation unit that calculates the error magnification rate of the hand for each link position and orientation, and also functions as a selection unit that selects a minimum error magnification rate from the plurality of error magnification rates. . Further, the CPU 91 adjusts the servo motors 41 to 47 (J1 axis to J7 axis) of the joint axes (J1 axis to J7 axis) so that the joint angles of the respective joint axes (J1 axis to J7 axis) in the link position and orientation at which the error expansion rate is the minimum. It functions as a position command giving unit for giving a position command to the actuator). As a result, according to the robot control device RC of the present embodiment, the joint axis is minimized so that the enlargement ratio of the error with respect to the target position / posture in the end effector (that is, the hand of the manipulator) is minimized. Therefore, it is possible to provide a robot controller that can improve positioning accuracy and trajectory accuracy without requiring a special sensor.

（５）本実施形態のロボット制御装置は、ＣＰＵ９１はリンク位置姿勢算出部として、リンク位置姿勢を算出する際、手先の目標位置姿勢を固定したと仮定して、冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータΦを定義して、複数のリンク位置姿勢を取得する際は、姿勢パラメータΦを所定値分変化する毎に、手先の目標位置姿勢と該所定値分変化した姿勢パラメータΦに基づいてリンク位置姿勢を算出する。この結果、本実施形態によれば、冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータが定義されていることにより、リンク位置姿勢の変更は、所定値の増減だけでできる。 (5) In the robot control apparatus of the present embodiment, the CPU 91, as the link position / orientation calculation unit, assumes that the target position / posture of the hand is fixed when calculating the link position / orientation, and the link allowed by the redundancy degree of freedom. When the posture parameter Φ indicating the position and orientation is defined and a plurality of link positions and postures are acquired, the target position and posture of the hand and the posture parameter Φ changed by the predetermined value every time the posture parameter Φ is changed by the predetermined value. Based on the above, the link position and orientation are calculated. As a result, according to the present embodiment, since the posture parameter indicating the link position and posture allowed by the redundancy degree of freedom is defined, the link position and posture can be changed only by increasing or decreasing the predetermined value.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態のロボット制御方法について説明する。なお、第２実施形態のコントローラーＲＣのハード構成は、第１実施形態と同一であるため、説明を省略する。第２実施形態では、第１実施形態の図３のＳ２０の処理が図６に示すように異なっている。すなわち、Ｓ２０４の次にＳ２０８Ａの処理を行うことと、Ｓ２１２で「ＹＥＳ」と判定したときに、Ｓ２１３の処理を行った後、Ｓ２１４の処理を行うところが異なっている。具体的に、説明する。 (Second Embodiment)
Next, a robot control method according to the second embodiment will be described. Note that the hardware configuration of the controller RC of the second embodiment is the same as that of the first embodiment, and a description thereof will be omitted. In the second embodiment, the process of S20 of FIG. 3 of the first embodiment is different as shown in FIG. In other words, the processing of S208A after S204 is different from the processing of S214 after the processing of S213 when it is determined “YES” in S212. This will be specifically described.

（Ｓ２０８Ａ）
すなわち、Ｓ２０８Ａでは、ＣＰＵ９１は、Ｓ２０４で算出した各関節角度θ１，θ２，θ３，…，θ７と、姿勢パラメータΦを関連付けて記憶部９４に格納する。 (S208A)
That is, in S208A, the CPU 91 stores the joint angles θ1, θ2, θ3,..., Θ7 calculated in S204 and the posture parameter Φ in the storage unit 94 in association with each other.

（Ｓ２１３）
Ｓ２１３では、ＣＰＵ９１は、記憶部９４に格納した姿勢パラメータΦを順次読み出して、第１実施形態のＳ２０６と同様に、ＣＰＵ９１は、姿勢パラメータΦにおけるｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃのそれぞれの方向における、エンドエフェクタ変動／アクチュエータ変動、すなわち、各方向の誤差拡大率Σξを、式（３）〜式（８）により算出する。 (S213)
In S213, the CPU 91 sequentially reads out the posture parameters Φ stored in the storage unit 94, and the CPU 91 reads each of x, y, z, a, b, c in the posture parameters Φ as in S206 of the first embodiment. The end effector fluctuation / actuator fluctuation, i.e., the error enlargement ratio Σξ in each direction is calculated by the equations (3) to (8).

また、後述するＳ２１４において、ｘ，ｙ，ｚ，ａ，ｂ，ｃのうち、２個〜５個の方向を組み合わせた場合、例えば、ｘ及びｙ方向、ｘ及びｚ方向、ｙ及びｚ方向の２つの方向、或いはいずれか３つの方向、或いは４つの方向、或いは５つの方向における誤差拡大率の総合的な誤差拡大率の場合には、それらの方向に関連した式（３）〜式（８）を使用して当該方向の誤差拡大率を算出すればよい。なお、以下では、
このようにして、各姿勢パラメータΦに関する、各方向（或いは特定の方向）の誤差拡大率を算出した後、Ｓ２１４に移行する。 In S214, which will be described later, when two to five directions are combined among x, y, z, a, b, and c, for example, in the x and y directions, the x and z directions, and the y and z directions. In the case of a total error magnification ratio in two directions, or any three directions, or four directions, or five directions, the equations (3) to (8) related to these directions are used. ) May be used to calculate the error magnification rate in that direction. In the following,
In this way, after calculating the error magnification rate in each direction (or a specific direction) for each posture parameter Φ, the process proceeds to S214.

このように、第２実施形態では、Ｓ２１２において、「ＮＯ」と判定される毎に、Ｓ２０４が複数回実行される。また、Ｓ２１２において、「ＹＥＳ」と判定されると、Ｓ２１３で、各姿勢パラメータの誤差拡大率が複数回実行されることになる。 As described above, in the second embodiment, every time it is determined as “NO” in S212, S204 is executed a plurality of times. If “YES” is determined in S212, the error magnification rate of each posture parameter is executed a plurality of times in S213.

本実施形態では、第１実施形態の（４）、及び（５）の効果の他に下記の特徴を有する。
（１）本実施形態のロボット制御方法は、マニピュレータ１０の手先の目標位置姿勢に基づいて、冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階（Ｓ２０４）を第１段階とし、リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階（Ｓ２１３）を第２段階としたとき、第１段階を複数回処理し、その後、算出されたリンク位置姿勢毎に第２段階を複数回行うことにより、第１実施形態の（１）と同様の効果を容易に実現できる。 This embodiment has the following characteristics in addition to the effects (4) and (5) of the first embodiment.
(1) In the robot control method of the present embodiment, the step (S204) of calculating the link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position and orientation of the hand of the manipulator 10 is defined as the first step. When the step (S213) of calculating the error magnification rate of the hand is the second step, the first step is processed a plurality of times, and then the second step is performed a plurality of times for each calculated link position and orientation. The effect similar to (1) of 1st Embodiment is easily realizable.

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・前記各実施形態では、作業プログラムの実行時に、Ｓ２０の処理、すなわち、誤差拡大率の最小のリンク位置姿勢決定をリアルタイムに行うようにしている。この制御方法に代えて、ロボット制御システムとして具体化してもよい。 In addition, embodiment of this invention is not limited to the said embodiment, You may change as follows.
In each of the above embodiments, the processing of S20, that is, the determination of the link position and orientation with the smallest error magnification rate is performed in real time when the work program is executed. Instead of this control method, a robot control system may be embodied.

具体的には、図７に示すように、ティーチングプレイバック方式で作成された作業プログラムを、コントローラーＲＣと通信が可能に接続されたコンピュータ１００（例えばコントローラーＲＣの上位のコンピュータ）がシミュレーション装置としてシミュレーションで作業プログラムを実行する。そして、該コンピュータ１００が、該作業プログラムでの教示点での手先位置姿勢を手先の目標位置姿勢とし、それぞれの教示点毎に、複数の誤差拡大率を算出して該複数の誤差拡大率の中から最小となる誤差拡大率を選択する。この選択方法は、第１実施形態、または第２実施形態のＳ２０での求め方と同様に行えばよい。 Specifically, as shown in FIG. 7, a work program created by the teaching playback method is simulated by a computer 100 (for example, a computer above the controller RC) connected so as to be able to communicate with the controller RC as a simulation device. Execute the work program. Then, the computer 100 sets the hand position / posture at the teaching point in the work program as the target position / posture of the hand, calculates a plurality of error magnification ratios for each teaching point, and calculates the plurality of error magnification ratios. Select the smallest error magnification from the middle. This selection method may be performed in the same manner as the determination in S20 of the first embodiment or the second embodiment.

そして、教示点毎のこの最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度を、その教示点が記述されている作業プログラムのステップと関連付けてファイル化して、該コンピュータ１００が図示しない記憶部に記憶する。この後、コンピュータ１００は、前記作業プログラムの教示点と関連付けされたファイルを、コントローラーＲＣに出力して記憶部９４に記憶する。 Then, the joint angle of each joint axis at the link position / posture at which the minimum error expansion rate for each teaching point is associated with the step of the work program in which the teaching point is described is filed, and the computer 100 is illustrated. Not stored in the storage unit. Thereafter, the computer 100 outputs a file associated with the teaching point of the work program to the controller RC and stores it in the storage unit 94.

コントローラーＲＣは、前記作業プログラムが実行されるときに、教示点での手先位置姿勢等をセットした場合に、該教示点（ステップ）と関連付けされたファイルを記憶部９４から読み出すようにする。例えば、第１実施形態の図３のフローチャートにおいて、Ｓ２０の代わりに、このファイルを読込するステップに変えればよい。 The controller RC reads the file associated with the teaching point (step) from the storage unit 94 when the hand position / posture at the teaching point is set when the work program is executed. For example, in the flowchart of FIG. 3 of the first embodiment, it may be changed to a step of reading this file instead of S20.

このようにしても、前記実施形態と同様の効果を実現することができる。
また、このロボット制御システムによれば、予め記憶部９４に、最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度が格納されているため、作業プログラムに従ってマニピュレータ１０の手先の目標位置姿勢が与えられたときは、コンピュータ（ＣＰＵ）の演算負荷を軽減でき、高速な演算処理ができる高コストのＣＰＵが不要となり、コストを低減できる。 Even if it does in this way, the effect similar to the said embodiment is realizable.
Further, according to this robot control system, since the joint angle of each joint axis at the link position / posture with the minimum error magnification rate is stored in advance in the storage unit 94, the target position of the hand of the manipulator 10 according to the work program. When the posture is given, the calculation load of the computer (CPU) can be reduced, and a high-cost CPU capable of high-speed calculation processing is not required, and the cost can be reduced.

・なお、作業プログラム上の教示点を結ぶ全ての軌道上について行う必要はなく、特定の軌道上のみ、第１、第２実施形態並びに上記システムにおいて、位置決め精度及び軌跡精度が必要なところのみを限定的に行うようにしてもよい。・ Note that it is not necessary to carry out all the trajectories connecting the teaching points in the work program, only on specific trajectories, in the first and second embodiments and the above system, where only positioning accuracy and trajectory accuracy are required. You may make it carry out limitedly.

この場合、例えば、特定の軌道上の教示点の手先位置姿勢の場合は、その旨を記すデータが当該作業プログラムのステップに記述されており、この記述されている場合に、図３に示すフローチャートにおいて、Ｓ１０からＳ２０に移行し、そうでない場合には、Ｓ１０からＳ３０にジャンプするようにする。 In this case, for example, in the case of the hand position / posture of a teaching point on a specific trajectory, the data describing the fact is described in the step of the work program, and in this case, the flowchart shown in FIG. The process proceeds from S10 to S20. If not, the process jumps from S10 to S30.

このようにすれば特定の軌道領域のみ、位置決め精度、及び軌跡精度を良くすることができる。このようにするとＣＰＵ９１の演算負荷を軽減できる。
・また、姿勢パラメータΦの大きな変動を抑制するために、ある姿勢の範囲で決定するようにしてもよい。例えば、初期位置は、上限値Φｍａｘ以下の中で姿勢パラメータΦの全範囲で最小の誤差拡大率であるものを探索するようにし、次からは、例えば、１つ前の位置での姿勢パラメータΦ±ΔΦの範囲内で、最小の誤差拡大率であるものを探索するようにする等、制限を加えるようにしてもよい。 In this way, positioning accuracy and trajectory accuracy can be improved only in a specific trajectory region. In this way, the calculation load on the CPU 91 can be reduced.
Further, in order to suppress a large fluctuation of the posture parameter Φ, it may be determined within a certain posture range. For example, the initial position is searched for the smallest error expansion ratio in the entire range of the posture parameter Φ within the upper limit value Φmax, and from the next, for example, the posture parameter Φ at the previous position is searched. Limitations may be added, such as searching for the smallest error magnification within the range of ± ΔΦ.

・前記実施形態では、アクチュエータをサーボモータとしてのＡＣモータを使用したが、ＤＣモータでもよく、ステッピングモータ等を使用してもよい。
・前記実施形態では、１つの冗長自由度をもつようにしたが、１つの冗長自由度に限定するものではなく、２つ以上の冗長自由度をもつロボット制御装置及び制御方法にも適用できる。 In the embodiment, the AC motor as the servo motor is used as the actuator. However, a DC motor or a stepping motor may be used.
In the above-described embodiment, one redundant degree of freedom is provided, but the present invention is not limited to one redundant degree of freedom, and can be applied to a robot control apparatus and control method having two or more redundant degrees of freedom.

ＲＣ…コントローラー（制御装置）、
１０…マニピュレータ、１１〜１８…リンク、
４１〜４７…サーボモータ（アクチュエータ）、
９１…ＣＰＵ（リンク位置姿勢算出部、誤差拡大率演算部、選択部及び位置指令付与部）。 RC: Controller (control device),
10 ... Manipulator, 11-18 ... Link,
41-47 ... Servo motor (actuator),
91... CPU (link position and orientation calculation unit, error enlargement rate calculation unit, selection unit and position command giving unit).

Claims

作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御方法において、
前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階と、
前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階とを組み合わせて、複数のリンク位置姿勢を取得するとともに、リンク位置姿勢毎の誤差拡大率を複数取得し、
該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択し、
前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与することを特徴とするロボット制御方法。 Control of a robot that controls a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to have a redundancy degree of freedom with respect to work freedom by giving a position command to an actuator provided for each joint axis In the method
Calculating a link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position and orientation of the hand of the manipulator;
In combination with the step of calculating the error magnification rate of the hand of the link position and posture, to obtain a plurality of link position and posture, and to obtain a plurality of error magnification rate for each link position and posture,
A minimum error magnification rate is selected from the plurality of error magnification rates,
The robot control method according to claim 1, wherein the position command is given to the actuator of each joint axis so as to be a joint angle of each joint axis in the link position and posture at which the minimum error enlargement ratio is obtained.

前記リンク位置姿勢を算出する際、前記手先の目標位置姿勢を固定したと仮定して、前記冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータが定義されており、
前記複数のリンク位置姿勢を取得する際は、前記姿勢パラメータを所定値分変化する毎に、前記手先の目標位置姿勢と該所定値分変化した姿勢パラメータに基づいてリンク位置姿勢を算出することを特徴とする請求項１に記載のロボット制御方法。 When calculating the link position and posture, assuming that the target position and posture of the hand is fixed, a posture parameter indicating the link position and posture allowed by the redundancy degree of freedom is defined,
When acquiring the plurality of link position / postures, each time the posture parameter is changed by a predetermined value, the link position / posture is calculated based on the target position / posture of the hand and the posture parameter changed by the predetermined value. The robot control method according to claim 1, wherein:

前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階を第１段階とし、前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階を第２段階としたとき、
第１段階と第２段階を１つの組み合わせとし、この組み合わせの処理を複数回行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボット制御方法。 The step of calculating the link position / posture allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position / posture of the hand of the manipulator is a first step, and the step of calculating the error magnification rate of the hand of the link position / posture is a second step. When staged
The robot control method according to claim 1 or 2, wherein the first stage and the second stage are combined as one combination, and the process of the combination is performed a plurality of times.

前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階を第１段階とし、前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階を第２段階としたとき、
第１段階を複数回処理し、その後、算出されたリンク位置姿勢毎に第２段階を複数回行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロボット制御方法。 The step of calculating the link position / posture allowed by the redundancy degree of freedom based on the target position / posture of the hand of the manipulator is a first step, and the step of calculating the error magnification rate of the hand of the link position / posture is a second step. When staged
The robot control method according to claim 1 or 2, wherein the first stage is processed a plurality of times, and then the second stage is performed a plurality of times for each calculated link position and orientation.

作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御方法において、
前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を算出する段階と、
前記リンク位置姿勢の前記手先の誤差拡大率を演算する段階とを組み合わせて、複数のリンク位置姿勢を取得するとともに、リンク位置姿勢毎の誤差拡大率を複数取得する段階と、
該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度を記憶部に格納する段階と、
作業プログラムに従って前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢が与えられたとき、前記記憶部から前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与することを特徴とするロボット制御方法。 Control of a robot that controls a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to have a redundancy degree of freedom with respect to work freedom by giving a position command to an actuator provided for each joint axis In the method
Calculating a link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position and orientation of the hand of the manipulator;
Combined with the step of calculating the error magnification rate of the hand of the link position and posture, obtaining a plurality of link position and posture, and obtaining a plurality of error magnification rates for each link position and posture,
Storing the joint angle of each joint axis in the link position and orientation at which the minimum error magnification rate is among the plurality of error magnification rates in the storage unit;
When the target position / posture of the hand of the manipulator is given in accordance with a work program, the actuator of each joint axis is set to the joint angle of each joint axis at the link position / posture having the minimum error magnification rate from the storage unit. A robot control method characterized by being given as the position command.

作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御装置において、
前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を複数算出するリンク位置姿勢算出部と、
前記リンク位置姿勢毎の前記手先の誤差拡大率を演算する誤差拡大率演算部と、
該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択する選択部と、
前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与する位置指令付与部を備えることを特徴とするロボット制御装置。 Control of a robot that controls a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to have a redundancy degree of freedom with respect to work freedom by giving a position command to an actuator provided for each joint axis In the device
A link position and orientation calculation unit that calculates a plurality of link positions and orientations allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position and orientation of the hand of the manipulator;
An error magnification factor calculation unit for calculating an error magnification factor of the hand for each link position and posture;
A selection unit for selecting a minimum error magnification from the plurality of error magnifications;
A robot control apparatus comprising: a position command giving unit that gives the position command to the actuator of each joint axis so as to be a joint angle of each joint axis at the link position and orientation at which the minimum error magnification rate is obtained.

前記リンク位置姿勢算出部は、前記リンク位置姿勢を算出する際、前記手先の目標位置姿勢を固定したと仮定して、前記冗長自由度により許容されたリンク位置姿勢を示す姿勢パラメータを定義して、前記複数のリンク位置姿勢を取得する際は、前記姿勢パラメータを所定値分変化する毎に、前記手先の目標位置姿勢と該所定値分変化した姿勢パラメータに基づいてリンク位置姿勢を算出することを特徴とする請求項６に記載のロボット制御装置。 When calculating the link position and orientation, the link position and orientation calculation unit defines a posture parameter indicating a link position and orientation allowed by the redundancy degree of freedom, assuming that the target position and orientation of the hand is fixed. When acquiring the plurality of link position / postures, each time the posture parameter is changed by a predetermined value, the link position / posture is calculated based on the target position / posture of the hand and the posture parameter changed by the predetermined value. The robot control apparatus according to claim 6.

作業自由度に対して冗長自由度を備えるように複数のリンクが各関節軸にて連結されたマニピュレータを、前記関節軸毎に設けられたアクチュエータに位置指令を付与することにより制御するロボットの制御システムにおいて、
前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢に基づいて、前記冗長自由度が許容するリンク位置姿勢を複数算出するリンク位置姿勢算出部と、
前記リンク位置姿勢毎の前記手先の誤差拡大率を演算する誤差拡大率演算部と、
該複数の誤差拡大率の中から最小の誤差拡大率を選択する選択部と、
を備えたシミュレーション装置と、
前記選択部により選択された前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度を格納する記憶部と、
作業プログラムに従って前記マニピュレータの手先の目標位置姿勢が与えられたとき、前記記憶部から前記最小の誤差拡大率となるリンク位置姿勢における各関節軸の関節角度となるように前記各関節軸のアクチュエータに前記位置指令として付与する位置指令付与部を備えることを特徴とするロボット制御システム。 Control of a robot that controls a manipulator in which a plurality of links are connected at each joint axis so as to have a redundancy degree of freedom with respect to work freedom by giving a position command to an actuator provided for each joint axis In the system,
A link position and orientation calculation unit that calculates a plurality of link positions and orientations allowed by the redundancy degree of freedom based on a target position and orientation of the hand of the manipulator;
An error magnification factor calculation unit for calculating an error magnification factor of the hand for each link position and posture;
A selection unit for selecting a minimum error magnification from the plurality of error magnifications;
A simulation device comprising:
A storage unit that stores a joint angle of each joint axis in the link position and orientation that is the minimum error magnification selected by the selection unit;
When the target position / posture of the hand of the manipulator is given in accordance with a work program, the actuator of each joint axis is set to the joint angle of each joint axis at the link position / posture having the minimum error magnification rate from the storage unit. A robot control system comprising a position command giving unit that gives the position command.