JP2023139820A

JP2023139820A - Method and device for controlling multi-joint robot arm, and program

Info

Publication number: JP2023139820A
Application number: JP2022045543A
Authority: JP
Inventors: 大稀安達; Daiki Adachi
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-03-22
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2023-10-04

Abstract

To provide a method and a device for controlling a multi-joint robot arm, and a program, which can improve working accuracy.SOLUTION: A control method for controlling a multi-joint robot arm having a redundant joint includes a step of controlling a hand end position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm into contact with a predetermined jig.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、多関節ロボットアームの制御方法、制御装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a control method, a control device, and a program for an articulated robot arm.

従来から、アクチュエータが設けられた関節を介して複数のリンクが接続されてなる多関節のロボットアームが、様々な作業に活用されている。例えば、特許文献１には、ロボットを備える表面仕上げ装置が記載されている。当該ロボットは、アームの先端に取り付けられたツールを対象物に接触させることにより、対象物の表面除去を行うことが可能である。 2. Description of the Related Art Conventionally, multi-jointed robot arms in which a plurality of links are connected via joints provided with actuators have been utilized for various tasks. For example, Patent Document 1 describes a surface finishing device including a robot. The robot can remove the surface of an object by bringing a tool attached to the tip of the arm into contact with the object.

特開２０２１－５８９７５号公報Japanese Patent Application Publication No. 2021-58975

しかしながら、ロボットアームの剛性が弱い場合、対象物から受ける反力によってロボットアームがぶれてしまうため、表面除去等の作業の精度が低下してしまうという課題があった。 However, if the rigidity of the robot arm is weak, the robot arm will shake due to the reaction force received from the object, resulting in a problem in that the accuracy of operations such as surface removal will be reduced.

そこで、本発明は、作業精度を向上させることの可能な多関節ロボットアームの制御方法、制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a control method, a control device, and a program for an articulated robot arm that can improve work accuracy.

本発明の一側面に係る制御方法は、冗長な関節を有する多関節ロボットアームの制御方法であって、多関節ロボットアームを、所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップと、を含む。 A control method according to one aspect of the present invention is a method for controlling a multi-joint robot arm having redundant joints, in which the hand position of the multi-joint robot arm is controlled while the multi-joint robot arm is brought into contact with a predetermined jig. and controlling.

この態様によれば、冗長な関節を有する多関節ロボットアームを所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置が制御される。そのため、多関節ロボットアームと所定の治具とが接触する部分が支点となり、多関節ロボットアームの剛性が向上するため、多関節ロボットアームの作業精度が向上する。 According to this aspect, the hand position of the multi-joint robot arm is controlled while the multi-joint robot arm having redundant joints is brought into contact with a predetermined jig. Therefore, the portion where the multi-joint robot arm and a predetermined jig come into contact serves as a fulcrum, and the rigidity of the multi-joint robot arm is improved, so that the working accuracy of the multi-joint robot arm is improved.

上記態様において、多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップは、多関節ロボットアームが備える関節を所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置を制御してもよい。 In the above aspect, the step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm may include controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing the joints of the multi-joint robot arm into contact with a predetermined jig.

この態様によれば、冗長な関節を有する多関節ロボットアームの関節を所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置が制御される。そのため、多関節ロボットアームのうち所定の治具に接触する関節が支点となり、多関節ロボットアームの剛性が向上するため、多関節ロボットアームの作業精度が向上する。 According to this aspect, the hand position of the multi-joint robot arm is controlled while the joint of the multi-joint robot arm having redundant joints is brought into contact with a predetermined jig. Therefore, the joint of the multi-joint robot arm that contacts a predetermined jig serves as a fulcrum, and the rigidity of the multi-joint robot arm is improved, so that the working accuracy of the multi-joint robot arm is improved.

上記態様において、多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップは、多関節ロボットアームが備える複数の関節の間に配置されたリンクを所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置を制御してもよい。 In the above aspect, the step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm includes the step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing links arranged between the plurality of joints of the multi-joint robot arm into contact with a predetermined jig. may be controlled.

この態様によれば、冗長な関節を有する多関節ロボットアームのリンクを所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置が制御される。そのため、多関節ロボットアームのうち所定の治具に接触するリンクが支点となり、多関節ロボットアームの剛性が向上するため、多関節ロボットアームの作業精度が向上する。 According to this aspect, the hand position of the multi-joint robot arm is controlled while the link of the multi-joint robot arm having redundant joints is brought into contact with a predetermined jig. Therefore, the link of the multi-joint robot arm that contacts a predetermined jig serves as a fulcrum, and the rigidity of the multi-joint robot arm is improved, so that the working accuracy of the multi-joint robot arm is improved.

上記態様において、多関節ロボットアームが所定の治具に接触するように、多関節ロボットアームを駆動するステップ、を更に含んでもよい。 The above aspect may further include the step of driving the multi-joint robot arm so that the multi-joint robot arm contacts a predetermined jig.

この態様によれば、冗長な関節を有する多関節ロボットアームを所定の治具に接触させることが可能となる。そのため、多関節ロボットアームと所定の治具とが接触する部分を支点として手先位置を制御することが容易となる。 According to this aspect, it becomes possible to bring a multi-joint robot arm having redundant joints into contact with a predetermined jig. Therefore, it becomes easy to control the position of the hand using the portion where the multi-joint robot arm and the predetermined jig come into contact as a fulcrum.

上記態様において、多関節ロボットアームが所定の治具に接触するように、多関節ロボットアームを駆動するステップは、手先位置を所定の領域内に配置したまま、多関節ロボットアームを駆動してもよい。 In the above aspect, the step of driving the multi-joint robot arm so that the multi-joint robot arm contacts the predetermined jig may include driving the multi-joint robot arm while keeping the hand position within the predetermined area. good.

この態様によれば、手先位置を所定の領域内において先に位置決めしておき、その後に、多関節ロボットアームを所定の治具に接触させるように制御することが可能となり、多関節ロボットアームの制御の自由度が向上する。 According to this aspect, it is possible to first position the hand within a predetermined area, and then control the multi-joint robot arm to contact a predetermined jig. Increased freedom of control.

上記態様において、所定の領域は、所定の対象物からの距離が所定の閾値以内の領域であってよい。 In the above aspect, the predetermined area may be an area whose distance from the predetermined object is within a predetermined threshold.

この態様によれば、手先位置を所定の対象物の近傍に配置させたまま、多関節ロボットアームを所定の治具に接触させるように制御することが可能となり、多関節ロボットアームの制御の自由度が向上する。 According to this aspect, it is possible to control the multi-joint robot arm so that it comes into contact with a predetermined jig while the hand position is placed near a predetermined object, and the multi-joint robot arm can be controlled freely. degree will improve.

上記態様において、所定の治具は、移動可能に構成され、多関節ロボットアームを、移動する所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップを更に含んでもよい。 In the above aspect, the predetermined jig may be configured to be movable, and the method may further include the step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm into contact with the moving predetermined jig.

この構成によれば、多関節ロボットアームを所定の治具に接触させたまま、手先位置の可動範囲を広げることが可能となる。そのため、多関節ロボットアームの剛性の向上を保ちつつ、手先位置の制御の自由度が向上する。 According to this configuration, it is possible to expand the movable range of the hand position while keeping the multi-joint robot arm in contact with a predetermined jig. Therefore, the degree of freedom in controlling the hand position is improved while maintaining the rigidity of the articulated robot arm.

本発明の一側面に係る制御装置は、冗長な関節を有する多関節ロボットアームの制御装置であって、多関節ロボットアームを、所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置を制御する。 A control device according to one aspect of the present invention is a control device for a multi-joint robot arm having redundant joints, and the control device controls the hand position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm into contact with a predetermined jig. Control.

本発明の一側面に係るプログラムは、１つ又は複数のコンピュータに、冗長な関節を有する多関節ロボットアームを、所定の治具に接触させながら、多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップ、を実行させる。 A program according to one aspect of the present invention includes a step of causing one or more computers to control the position of the hand of a multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm having redundant joints into contact with a predetermined jig; Execute.

一実施形態に係るロボットシステムの機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of a robot system according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの外観図である。FIG. 1 is an external view of a robot arm according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの制御方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a method for controlling a robot arm according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの制御方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of controlling a robot arm according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの制御方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of controlling a robot arm according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの制御方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of controlling a robot arm according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの制御方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of controlling a robot arm according to an embodiment. 一実施形態に係るロボットアームの構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a robot arm according to an embodiment.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The following embodiments are illustrative for explaining the present invention, and are not intended to limit the present invention only to the embodiments.

［第１実施形態］
図１は、ロボットシステム１００の機能ブロック図を示している。図２は、本実施形態に係るロボットアーム２０の外観を示している。なお、図２には、ロボットアーム２０の他、ロボットアーム２０が接触するための治具３０と、土台４０と、土台４０の上に接地された、ワークＷを研磨するための研磨装置４１とが示されている。 [First embodiment]
FIG. 1 shows a functional block diagram of a robot system 100. FIG. 2 shows the appearance of the robot arm 20 according to this embodiment. In addition to the robot arm 20, FIG. 2 also shows a jig 30 with which the robot arm 20 comes into contact, a base 40, and a polishing device 41 grounded on the base 40 for polishing the workpiece W. It is shown.

ロボットシステム１００は、ロボットアーム２０と、ロボットアーム２０を制御する制御装置１０とを備えている。ロボットアーム２０は、制御装置１０による制御に応じて、例えば、ロボットアーム２０の一部を治具３０に接触させたまま、ワークＷを研磨するために研磨装置４１に当接させるように、手先位置を移動させることが可能である。研磨装置４１は、例えば、表面にヤスリ加工が施された回転駆動可能な回転体を備えて構成されている。研磨装置４１の回転体が回転している状態において、ワークＷを当該回転体の表面に当接させることにより、ワークＷ等の表面にあるバリ等が回転体との摩擦により削り取られる、ワークＷが研磨される。 The robot system 100 includes a robot arm 20 and a control device 10 that controls the robot arm 20. Under the control of the control device 10, the robot arm 20 is configured such that, for example, a part of the robot arm 20 is brought into contact with the polishing device 41 in order to polish the workpiece W while keeping a portion of the robot arm 20 in contact with the jig 30. It is possible to move the position. The polishing device 41 includes, for example, a rotating body whose surface is sanded and which can be rotated. When the rotating body of the polishing device 41 is rotating, the workpiece W is brought into contact with the surface of the rotating body, so that burrs, etc. on the surface of the workpiece W etc. are scraped off by friction with the rotating body. is polished.

ロボットアーム２０は、冗長な軸を有する多関節ロボットアームとして構成される。
ここで、「冗長な軸を有する」とは、ロボットアームの手先位置の自由度よりも１以上大きい数のジョイント（関節軸）を有することをいう。例えば、３次元の位置及び３次元の軸を合わせた合計６軸の自由度を有する手先位置を有するロボットアームの場合、ジョイントの数が当該自由度である６に１を加えた数である７以上である場合に、冗長な軸を有するロボットアームであるといえる。 Robot arm 20 is configured as an articulated robot arm with redundant axes.
Here, "having redundant axes" means having joints (joint axes) whose number is one or more greater than the degree of freedom of the hand position of the robot arm. For example, in the case of a robot arm that has a hand position that has a total of six degrees of freedom, including three-dimensional positions and three-dimensional axes, the number of joints is 7, which is 1 plus 6, which is the degree of freedom. In this case, it can be said that the robot arm has redundant axes.

実施形態に係るロボットアーム２０は、例えば図２に示されるように、７軸からなる垂直型の多関節ロボットアームであり、床面等の略水平な面ＦＬに固定されるベースＢと、ベースＢに接続されるリンクＬ１と、リンクＬ１を回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ１が搭載されるジョイントＪ１と、リンクＬ１に接続されるリンクＬ２と、リンクＬ２を水平方向に向いた回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ２が搭載されるジョイントＪ２と、リンクＬ２に接続されるリンクＬ３と、リンクＬ３を回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ３が搭載されるジョイントＪ３と、リンクＬ３に接続されるリンクＬ４と、リンクＬ４を回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ４が搭載されるジョイントＪ４と、リンクＬ４に接続されるリンクＬ５と、リンクＬ５を回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ５が搭載されるジョイントＪ５と、リンクＬ５に接続されるリンクＬ６と、リンクＬ６を回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ６が搭載されるジョイントＪ６と、リンクＬ６に接続されるリンクＬ７と、リンクＬ７を回転軸に従って回転させるためのアクチュエータＡ７が搭載されるジョイントＪ７とを備える。 As shown in FIG. 2, for example, the robot arm 20 according to the embodiment is a vertical articulated robot arm consisting of seven axes, and includes a base B fixed to a substantially horizontal surface FL such as a floor surface, and a base B fixed to a substantially horizontal surface FL such as a floor surface. A link L1 connected to B, a joint J1 on which an actuator A1 for rotating the link L1 according to the rotation axis is mounted, a link L2 connected to the link L1, and a joint J1 that rotates the link L2 according to the rotation axis oriented in the horizontal direction. Joint J2 on which actuator A2 for rotation is mounted, link L3 connected to link L2, joint J3 on which actuator A3 for rotating link L3 according to the rotation axis is mounted, and joint J3 connected to link L3. A joint J4 is mounted with a link L4, an actuator A4 for rotating the link L4 according to the rotation axis, a link L5 connected to the link L4, and an actuator A5 for rotating the link L5 according to the rotation axis. A joint J5, a link L6 connected to the link L5, a joint J6 equipped with an actuator A6 for rotating the link L6 according to the rotation axis, a link L7 connected to the link L6, and a link L7 connected to the rotation axis. A joint J7 is provided with an actuator A7 for rotation.

図示されるように、リンクＬ７には、ワークＷ（「被保持物」と呼ばれる場合がある。）を保持するための保持機構が設けられる。保持機構は、図示されるようにワークＷを挟持するための少なくとも一対の可動プレートと、可動プレートの間隔を変更するために各可動プレートを駆動可能に構成されるアクチュエータとを備えるグリッパでもよい。但し、ワークＷを保持するための保持機構は、様々な構成を採用することが可能であり、例えば、ワークＷを保持するための複数の吸着パッドと制御装置から送信される制御信号に基づいて吸着パッドに負圧を発生させるアクチュエータを備えるものや、或いは、金属等の磁性体材料から構成されるワークＷを磁力により保持するための磁場を電磁的に発生させるためのコイルを備えるものであってもよい。更には、ワークＷが長尺物質である場合、端部の円筒部等を引っ掛ける孔等が設けてある製罐部材や当該孔に挿入後、把持を確実にするコレット等のクランプを設けても良い。 As illustrated, the link L7 is provided with a holding mechanism for holding the workpiece W (sometimes referred to as a "held object"). The holding mechanism may be a gripper that includes at least a pair of movable plates for holding the workpiece W and an actuator configured to drive each movable plate to change the interval between the movable plates, as shown in the figure. However, the holding mechanism for holding the workpiece W can adopt various configurations, for example, based on a plurality of suction pads for holding the workpiece W and a control signal sent from a control device. The suction pad is equipped with an actuator that generates negative pressure, or the suction pad is equipped with a coil that electromagnetically generates a magnetic field to hold the work W made of magnetic material such as metal. It's okay. Furthermore, if the workpiece W is a long material, a can-making member may be provided with a hole for hooking a cylindrical portion at the end thereof, or a clamp such as a collet may be provided to ensure gripping after insertion into the hole. good.

ベースＢは、略水平な面ＦＬに固定される部分である。本実施形態においては、面ＦＬに対して垂直な方向、従って、鉛直な方向に延在する部分を有する。 The base B is a portion fixed to a substantially horizontal surface FL. In this embodiment, it has a portion extending in a direction perpendicular to the plane FL, that is, in a vertical direction.

リンクＬ１は、ジョイントＪ１を介してベースＢに対して回転可能に接続される部材である。リンクＬ１は、剛性を有する部材から構成されており、ベースＢに接続されて略鉛直方向に延在する基端側の部分と、基端側の部分と一体的に設けられ基端側の部分に対して略垂直に延在する先端側の部分とを備える。リンクＬ１は、略鉛直方向を向いた回転軸に従ってベースＢに対して回転するから、先端側の部分は回転角度によらず常に略水平方向に延在する。 Link L1 is a member rotatably connected to base B via joint J1. The link L1 is made of a rigid member, and includes a proximal portion that is connected to the base B and extends substantially vertically, and a proximal portion that is provided integrally with the proximal portion. and a distal end side portion extending substantially perpendicularly to the front end. Since the link L1 rotates with respect to the base B according to the rotation axis oriented in the substantially vertical direction, the tip end portion always extends in the substantially horizontal direction regardless of the rotation angle.

ジョイントＪ１は、略鉛直方向を向いた回転軸に従ってベースＢに対してリンクＬ１を回転させるための部材である。ジョイントＪ１は、アクチュエータＡ１（図１）と、アクチュエータＡ１によって回転される回転部分を備えている。回転部分は、リンクＬ１と一体的に回転するようにリンクＬ１に連結されている。このためアクチュエータＡ１がジョイントＪ１の回転部分を回転させるときリンクＬ１も一体的に回転する。ジョイントＪ１は、例えば、ベースＢに対して回転する軸受けを回転部分として備えてよい。 The joint J1 is a member for rotating the link L1 with respect to the base B according to a rotation axis oriented in a substantially vertical direction. Joint J1 includes an actuator A1 (FIG. 1) and a rotating part rotated by actuator A1. The rotating portion is connected to link L1 so as to rotate integrally with link L1. Therefore, when the actuator A1 rotates the rotating portion of the joint J1, the link L1 also rotates integrally. The joint J1 may include, for example, a bearing that rotates with respect to the base B as a rotating portion.

ジョイントＪ１に搭載されるアクチュエータＡ１は、リンクＬ１を略鉛直方向を向いた回転軸に従ってベースＢに対して回転させるための回転力を付与するための部材である。本実施形態に係るアクチュエータＡ１は、ＳＥＡ（Serial Elastic Actuators）とも呼ばれる、直列弾性アクチュエータを備える知られた駆動機構から構成されており、例えば、特許第６３２９１４９号及び欧州特許第２８９０５２８号には、ＳＥＡの一例が記載されている。アクチュエータＡ１は、駆動部Ａ１Ａと、駆動部Ａ１Ａに接続される弾性体Ａ１Ｂとから構成される。駆動部Ａ１Ａは、例えば、電動機であるサーボモータから構成される。弾性体Ａ１Ｂは、例えば、機械ばねから構成される。アクチュエータＡ１において駆動部Ａ１Ａから出力される動力は、弾性体Ａ１Ｂを介して出力側のリンクＬ１に伝達し、リンクＬ１を回転させる。 The actuator A1 mounted on the joint J1 is a member for applying a rotational force to rotate the link L1 with respect to the base B along a rotation axis oriented in a substantially vertical direction. The actuator A1 according to the present embodiment is constituted by a known drive mechanism comprising a series elastic actuator, also called SEA (Serial Elastic Actuators). An example is described. The actuator A1 includes a drive section A1A and an elastic body A1B connected to the drive section A1A. The drive unit A1A is composed of, for example, a servo motor that is an electric motor. The elastic body A1B is composed of, for example, a mechanical spring. The power output from the drive unit A1A in the actuator A1 is transmitted to the link L1 on the output side via the elastic body A1B, and rotates the link L1.

更にアクチュエータＡ１は、負荷の大きさを取得するためのセンサと、弾性体Ａ１Ｂの変位量を取得するためのセンサと、サーボモータの変位量を取得するためのセンサを含む複数のセンサを備えている。 Furthermore, the actuator A1 includes a plurality of sensors including a sensor for obtaining the magnitude of the load, a sensor for obtaining the displacement amount of the elastic body A1B, and a sensor for obtaining the displacement amount of the servo motor. There is.

負荷の大きさは、例えば、駆動部Ａ１Ａを構成するサーボモータに流れる電流量を取得する電流センサから取得することが可能である。 The magnitude of the load can be obtained, for example, from a current sensor that obtains the amount of current flowing through the servo motor that constitutes the drive unit A1A.

弾性体Ａ１Ｂの変位量は、弾性体Ａ１Ｂの両端の変位量（回転角度）を取得するために弾性体Ａ１Ｂの両端にそれぞれ設けられた光学的センサ、弾性体Ａ１Ｂに磁石等を取り付けこの磁石等から発生する磁場を検出する磁気センサ、又は、弾性体Ａ１Ｂに設けられた歪センサ等から取得することが可能である。弾性体Ａ１Ｂの変位量及び弾性体Ａ１Ｂの弾性定数に基づいて発生するトルクを取得することも可能となる。 The amount of displacement of the elastic body A1B is determined by optical sensors installed at both ends of the elastic body A1B to obtain the displacement amount (rotation angle) at both ends of the elastic body A1B, and a magnet or the like attached to the elastic body A1B. It is possible to obtain the information from a magnetic sensor that detects the magnetic field generated by the elastic body A1B, a strain sensor provided on the elastic body A1B, or the like. It is also possible to obtain the torque generated based on the displacement amount of the elastic body A1B and the elastic constant of the elastic body A1B.

上記と同様に、サーボモータの変位量は、エンコーダ等の光学的センサ、ホール素子等の磁気センサ、又は、歪センサ等から取得することが可能である。 Similarly to the above, the displacement amount of the servo motor can be obtained from an optical sensor such as an encoder, a magnetic sensor such as a Hall element, a strain sensor, or the like.

リンクＬ２は、ジョイントＪ２を介してリンクＬ１に対して回転可能に接続される部材である。リンクＬ２は、剛性を有する部材から構成されており、リンクＬ１に接続されて略水平方向に延在する基端側の部分と、基端側の部分と一体的に設けられ基端側の部分に対して略垂直に延在する先端側の部分とを備える。リンクＬ１は、略鉛直方向を向いた回転軸に従ってベースＢに対して回転するから、リンクＬ２の基端側の部分は回転角度によらず常に略水平方向に延在する。 Link L2 is a member rotatably connected to link L1 via joint J2. The link L2 is made of a rigid member, and includes a proximal portion that is connected to the link L1 and extends in a substantially horizontal direction, and a proximal portion that is provided integrally with the proximal portion. and a distal end side portion extending substantially perpendicularly to the front end. Since the link L1 rotates with respect to the base B according to the rotation axis oriented in the substantially vertical direction, the proximal end portion of the link L2 always extends in the substantially horizontal direction regardless of the rotation angle.

ジョイントＪ２は、リンクＬ１の先端側の部分の延在方向及びリンクＬ２の基端側の部分の延在方向である略水平方向を向いた回転軸に従ってリンクＬ１に対してリンクＬ２を回転させるための部材である。ジョイントＪ２は、アクチュエータＡ２と、アクチュエータＡ２によって回転される回転部分を備えている。回転部分は、リンクＬ２と一体的に回転するようにリンクＬ２に接続されている。このためアクチュエータＡ２がジョイントＪ２の回転部分を回転させるときリンクＬ２も一体的に回転する。ジョイントＪ２は、例えば、ベースＢに対して回転する軸受けを回転部分として備えてよい。 The joint J2 rotates the link L2 with respect to the link L1 according to a rotation axis oriented in a substantially horizontal direction, which is the extending direction of the distal end portion of the link L1 and the extending direction of the proximal end portion of the link L2. It is a member of The joint J2 includes an actuator A2 and a rotating portion rotated by the actuator A2. The rotating portion is connected to link L2 so as to rotate integrally with link L2. Therefore, when the actuator A2 rotates the rotating portion of the joint J2, the link L2 also rotates integrally. The joint J2 may include, for example, a bearing that rotates with respect to the base B as a rotating portion.

ジョイントＪ２に搭載されるアクチュエータＡ２は、リンクＬ２を略水平方向を向いた回転軸に従ってリンクＬ１に対して回転させるための回転力を付与するための部材である。実施形態に係るアクチュエータＡ２は、ＳＥＡ（Serial Elastic Actuators）とも呼ばれる、直列弾性アクチュエータを備える知られた駆動機構から構成され、駆動部Ａ２Ａ及び弾性体Ａ２Ｂを備えている。アクチュエータＡ２は、アクチュエータＡ１と出力等を除き実質的に同一の構成を備えているため、詳細な説明を省略する。 The actuator A2 mounted on the joint J2 is a member for applying a rotational force to rotate the link L2 with respect to the link L1 according to a rotation axis oriented in a substantially horizontal direction. The actuator A2 according to the embodiment is composed of a known drive mechanism including a series elastic actuator, also called SEA (Serial Elastic Actuators), and includes a drive part A2A and an elastic body A2B. Since the actuator A2 has substantially the same configuration as the actuator A1 except for the output, etc., a detailed explanation will be omitted.

リンクＬ３は、ジョイントＪ３を介してリンクＬ２に対して回転可能に接続される部材である。リンクＬ３は、剛性を有する部材から構成されており、リンクＬ２に接続されてリンクＬ２の先端側の部分の延在方向に延在する基端側の部分と、基端側の部分と一体的に設けられ基端側の部分に対して略垂直に延在する先端側の部分とを備える。リンクＬ３は、リンクＬ２の先端側の部分の延在方向を軸とする回転軸に従ってリンクＬ２に対して回転するから、リンクＬ３の延在方向は、リンクＬ２の先端側の部分の延在方向に応じて変動する。 Link L3 is a member rotatably connected to link L2 via joint J3. The link L3 is made of a rigid member, and includes a proximal portion that is connected to the link L2 and extends in the extending direction of the distal portion of the link L2, and a proximal portion that is integral with the proximal portion. and a distal portion extending substantially perpendicularly to the proximal portion. Since the link L3 rotates with respect to the link L2 according to a rotation axis centered on the extending direction of the distal end portion of the link L2, the extending direction of the link L3 is the extending direction of the distal end portion of the link L2. Varies depending on.

ジョイントＪ３は、リンクＬ２の先端側の部分の延在方向及びリンクＬ３の基端側の部分の延在方向を向いた回転軸に従ってリンクＬ２に対してリンクＬ３を回転させるための部材である。ジョイントＪ３は、アクチュエータＡ３と、アクチュエータＡ３によって回転される回転部分を備えている。回転部分は、リンクＬ３と一体的に回転するようにリンクＬ３に接続されている。このためアクチュエータＡ３がジョイントＪ３の回転部分を回転させるときリンクＬ３も一体的に回転する。ジョイントＪ３は、例えば、リンクＬ２に対して回転する軸受けを回転部分として備えてよい。実施形態に係るアクチュエータＡ３は、ＳＥＡ（Serial Elastic Actuators）とも呼ばれる、直列弾性アクチュエータを備える知られた駆動機構から構成され、駆動部Ａ３Ａ及び弾性体Ａ３Ｂを備えている。アクチュエータＡ３は、アクチュエータＡ１と出力等を除き実質的に同一の構成を備えているため、詳細な説明を省略する。 The joint J3 is a member for rotating the link L3 with respect to the link L2 according to a rotation axis oriented in the extending direction of the distal end portion of the link L2 and the extending direction of the proximal end portion of the link L3. Joint J3 includes actuator A3 and a rotating portion rotated by actuator A3. The rotating portion is connected to link L3 so as to rotate integrally with link L3. Therefore, when the actuator A3 rotates the rotating portion of the joint J3, the link L3 also rotates integrally. The joint J3 may include, for example, a bearing that rotates with respect to the link L2 as a rotating portion. The actuator A3 according to the embodiment is composed of a known drive mechanism including a series elastic actuator, also called SEA (Serial Elastic Actuators), and includes a drive part A3A and an elastic body A3B. Since the actuator A3 has substantially the same configuration as the actuator A1 except for the output, etc., a detailed explanation will be omitted.

以下、同様の構成を備えるリンクＬ４～リンクＬ７及びジョイントＪ４～ジョイントＪ７（各ジョイントに搭載される各アクチュエータを含む）が設けられているので、詳細な説明を省略する。例えば、ジョイントＪ７に搭載されるアクチュエータＡ７（図１）は、駆動部Ａ７Ａと、駆動部Ａ７Ａに接続される弾性体Ａ７Ｂを備える直列弾性アクチュエータから構成される。 Since links L4 to L7 and joints J4 to J7 (including each actuator mounted on each joint) having similar configurations are provided below, detailed explanations will be omitted. For example, the actuator A7 (FIG. 1) mounted on the joint J7 is composed of a series elastic actuator including a drive section A7A and an elastic body A7B connected to the drive section A7A.

以上のような構成の下、アクチュエータＡ１～Ａ７にそれぞれ設けられた柔軟性を備えた駆動機構に相当する直列弾性アクチュエータによって駆動される部分の慣性、質量及び長さ、外力並びに直列弾性アクチュエータが備える弾性体である機械ばねの弾性率をパラメータとする運動方程式が成立する。このため、制御装置１０は、機械ばねの弾性率及び変位量等に基づいて、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御を行うように構成される。 Under the above configuration, the inertia, mass, length, external force of the part driven by the series elastic actuator corresponding to the flexible drive mechanism provided in each of the actuators A1 to A7, and the external force provided by the series elastic actuator are An equation of motion is established that uses the elastic modulus of the mechanical spring, which is an elastic body, as a parameter. Therefore, the control device 10 is configured to perform mechanical compliance control to control impedance based on the elastic modulus, displacement amount, etc. of the mechanical spring.

なお、各アクチュエータＡ１～Ａ７を構成する直列弾性アクチュエータは、駆動部であるサーボモータの駆動軸に接続され、動力を機械ばね等の弾性体に伝達するギヤを備えていてもよい。更に、直列弾性アクチュエータは、粘性に基づいて衝撃を緩和させるダンパ機構及び動力の伝達をスイッチするためのクラッチ機構を備えてもよい。粘性を有するダンパ機構等の粘性体を付与する場合、又は、ギヤの歯車間の摩擦等から生じる減衰を加味する場合、運動方程式には、粘性定数がパラメータとして加えられた運動方程式が成立する。 Note that the series elastic actuators constituting each of the actuators A1 to A7 may be connected to a drive shaft of a servo motor that is a drive unit, and may include a gear that transmits power to an elastic body such as a mechanical spring. Further, the series elastic actuator may include a damper mechanism that reduces impact based on viscosity and a clutch mechanism that switches transmission of power. When a viscous body such as a viscous damper mechanism is provided, or when damping caused by friction between gears is added, an equation of motion in which a viscous constant is added as a parameter is established.

例えば、サーボモータの駆動軸にギヤが接続され、ギヤの出力軸に弾性体を介して負荷（下流側のリンク等）が接続される直列弾性アクチュエータの場合、ギヤの出力軸に生じるトルクは、サーボモータに流れる電流及びギヤ比に比例し、このトルクが、ギヤの出力軸の角加速度に慣性を乗じた値と、ギヤの出力軸の角加速度にギヤの粘性を乗じた値と、弾性体の変位量に弾性率を乗じた値との和と等しくなる運動方程式が成立する。この運動方程式に基づいて、直列弾性アクチュエータの伝達関数を導くことにより、インピーダンスを制御するメカニカル・コンプライアンス制御が可能となる。 For example, in the case of a series elastic actuator in which a gear is connected to the drive shaft of a servo motor and a load (downstream link, etc.) is connected to the output shaft of the gear via an elastic body, the torque generated on the output shaft of the gear is: This torque is proportional to the current flowing to the servo motor and the gear ratio, and the torque is proportional to the angular acceleration of the gear output shaft multiplied by the inertia, the angular acceleration of the gear output shaft multiplied by the viscosity of the gear, and the elastic body. An equation of motion is established that is equal to the sum of the displacement multiplied by the elastic modulus. By deriving the transfer function of the series elastic actuator based on this equation of motion, mechanical compliance control for controlling impedance becomes possible.

以上のような構成により、ロボットアーム２０の複数のリンクを回動させることが可能になるため、保持機構に保持されるワークＷの位置及び姿勢を自由に変化させることが可能となる。なお、本開示における位置を示す情報は、合理的に必要と考えられる場合、姿勢を示す情報を含む場合がある。更にロボットアーム２０は、ワークＷ等を画像認識するための撮像装置及び使用者と情報の授受を行うためのディスプレイを含む入出力手段を備えてもよい。更にロボットアーム２０は、弾性を有さないアクチュエータによって駆動されるリンクを一部に備えてもよい。例えばリンクＬ１は常に鉛直方向に延在しているため、アクチュエータＡ１を弾性を有さないアクチュエータを備える駆動機構から構成してもよい。 With the above configuration, it is possible to rotate the plurality of links of the robot arm 20, so it is possible to freely change the position and posture of the workpiece W held by the holding mechanism. Note that the information indicating the position in the present disclosure may include information indicating the posture if it is considered reasonably necessary. Furthermore, the robot arm 20 may be provided with input/output means including an imaging device for image recognition of the workpiece W etc. and a display for exchanging information with the user. Furthermore, the robot arm 20 may include a link driven by an actuator that does not have elasticity. For example, since the link L1 always extends in the vertical direction, the actuator A1 may be constructed from a drive mechanism including an actuator that does not have elasticity.

制御装置１０（図１）は、ロボットアーム２０を制御する。上述したように、制御装置１０は、従来の位置制御ではなく、直列弾性アクチュエータを利用したメカニカル・コンプライアンス制御に基づいてロボットアーム２０を制御する。 A control device 10 (FIG. 1) controls a robot arm 20. As described above, the controller 10 controls the robot arm 20 based on mechanical compliance control using series elastic actuators rather than conventional position control.

同図に示されるように、制御装置１０は、ロボットアーム２０の基準となる位置（例えば、手先位置に相当するリンクＬ７のセンターポイント、又は、保持機構のセンターポイント。以下、「基準位置」又は「基準部位」という。）の開始位置及びその時の姿勢を取得する開始位置取得部１０Ａと、目標位置及びその時の姿勢を取得する目標位置取得部１０Ｂと、開始位置と目標位置を結ぶ経路を取得する経路取得部１０Ｃと、各アクチュエータＡ１～Ａ７の駆動部に相当するサーボモータを制御するための制御命令を取得する制御命令取得部１０Ｄと、記憶部１０Ｅとを備える。 As shown in the figure, the control device 10 is located at a reference position of the robot arm 20 (for example, the center point of the link L7 corresponding to the hand position or the center point of the holding mechanism; hereinafter referred to as the "reference position"). 10A of start position acquisition parts which acquire the starting position and the posture at that time of the "reference part"), a target position acquisition part 10B which acquires the target position and the posture at that time, and a route connecting the start position and the target position. A control command acquisition unit 10D that acquires control commands for controlling the servo motors corresponding to the drive units of the actuators A1 to A7, and a storage unit 10E.

開始位置取得部１０Ａは、例えば、制御装置１０に接続可能な教示装置５０から入力された開始位置及びその時のロボットアーム２０の姿勢を取得する。教示装置５０は、現場で実際にロボットアーム２０を動かしてその時の基準位置及び姿勢を開始位置として教示するオンラインティーチングに従う教示装置５０でもよいし、コンピュータプログラムによって基準位置の位置及び姿勢を開始位置として教示する、テキスト型、シミュレータ型、エミュレータ型、又は、自動ティーチング型等のオフラインティーチングに従う教示装置５０でもよい。 The starting position acquisition unit 10A acquires, for example, the starting position input from the teaching device 50 connectable to the control device 10 and the posture of the robot arm 20 at that time. The teaching device 50 may be a teaching device 50 that follows online teaching that actually moves the robot arm 20 at the site and teaches the reference position and posture at that time as the starting position, or it may be a teaching device 50 that follows online teaching that actually moves the robot arm 20 at the site and teaches the reference position and posture at that time as the starting position. The teaching device 50 may be a text-based teaching device, a simulator-based teaching device, an emulator-based teaching device, or an automatic teaching-based teaching device 50 that follows offline teaching.

目標位置取得部１０Ｂは、例えば、開始位置と同様に、教示装置５０から入力された目標位置及びその時の姿勢を取得する。目標位置取得部１０Ｂは、複数の目標位置及びその時の姿勢を取得することが可能である。 The target position acquisition unit 10B acquires, for example, the target position input from the teaching device 50 and the posture at that time, similarly to the starting position. The target position acquisition unit 10B is capable of acquiring a plurality of target positions and postures at those positions.

経路取得部１０Ｃは、開始位置と目標位置を接続する経路（計画軌跡）を演算処理等により取得する。 The route acquisition unit 10C acquires a route (planned trajectory) connecting the starting position and the target position by arithmetic processing or the like.

制御命令取得部１０Ｄは、各種の制御命令を演算処理等により取得し、ロボットアーム２０に供給する。例えば、制御命令取得部１０Ｄは、逆運動学演算（インバースキネマティクス）により、各モータの回転角度を算出し、これに基づいて制御命令を生成して、記憶部１０Ｅに格納することが可能である。制御命令は、ロボットアーム２０を所望に動作させるための制御命令であってよい。例えば、制御命令取得部１０Ｄは、ロボットアーム２０がワークＷを保持して開始位置から目標位置まで移動させるための制御命令を取得してもよい。また、例えば、制御命令取得部１０Ｄは、ワークＷの位置を固定したまま、ロボットアーム２０のうちの所定の接触部を治具３０に接触させるための制御命令を取得してもよい。また、例えば、制御命令取得部１０Ｄは、研磨作業のための制御命令を取得してもよい。研磨作業のための制御命令は、例えば、静止した研磨装置４１にワークＷを当接させるように各アクチュエータＡ１～Ａ７を制御するための制御命令であってもよい。或いは、当該制御命令は、ロボットアーム２０が保持したワークＷに対して研磨装置４１が接近及び当接する場合、研磨装置４１に対してワークＷを固定するように各アクチュエータＡ１～Ａ７を制御するための制御命令であってよい。 The control command acquisition unit 10D acquires various control commands through arithmetic processing, etc., and supplies them to the robot arm 20. For example, the control command acquisition unit 10D can calculate the rotation angle of each motor by inverse kinematics, generate a control command based on this, and store it in the storage unit 10E. be. The control command may be a control command for operating the robot arm 20 in a desired manner. For example, the control command acquisition unit 10D may acquire a control command for the robot arm 20 to hold the workpiece W and move it from the starting position to the target position. Further, for example, the control command acquisition unit 10D may acquire a control command for bringing a predetermined contact portion of the robot arm 20 into contact with the jig 30 while the position of the workpiece W is fixed. Further, for example, the control command acquisition unit 10D may acquire a control command for polishing work. The control command for the polishing operation may be, for example, a control command for controlling each of the actuators A1 to A7 so as to bring the workpiece W into contact with the stationary polishing device 41. Alternatively, the control command is for controlling each actuator A1 to A7 to fix the work W to the polishing device 41 when the polishing device 41 approaches and contacts the work W held by the robot arm 20. may be a control command.

記憶部１０Ｅは、各実施形態に示される各処理を実行するためのコンピュータプログラム（経路生成アルゴリズムを含む）及び必要なデータその他の情報を格納する。 The storage unit 10E stores computer programs (including route generation algorithms) and necessary data and other information for executing each process shown in each embodiment.

以上述べた制御装置１０のハードウェア構成に関し、制御装置１０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphical Processing Unit）等のプロセッサである演算素子と、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の揮発性記憶素子と、ＮＯＲフラッシュメモリ、ＮＡＮＤフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）等の不揮発性記憶素子と、これらを接続するバス等の通信手段を備える１つ又は複数のコンピュータから構成することが可能である。不揮発性記憶素子は、非一時的（Non-transitory）に情報を記憶する記憶媒体である。揮発性記憶素子は、これらコンピュータプログラムの少なくとも一部及び演算処理結果等を一時的に記憶する。記憶部１０Ｅは、これら記憶素子により構成される。また、記憶部１０Ｅに格納されるコンピュータプログラムを演算素子が実行することにより、開始位置取得部１０Ａ、目標位置取得部１０Ｂ、経路取得部１０Ｃ及び制御命令取得部１０Ｄとして機能する。但し、これら演算素子、不揮発性記憶素子等の少なくとも一部は、インターネット等の通信ネットワークに接続された遠隔地に設置されていてもよい。例えば、演算素子は、通信ネットワークを介して、コンピュータプログラム又は必要なデータを取得するように構成されてもよい。 Regarding the hardware configuration of the control device 10 described above, the control device 10 includes, for example, arithmetic elements that are processors such as a CPU (Central Processing Unit) and a GPU (Graphical Processing Unit), an SRAM (Static Random Access Memory), and a DRAM. (Dynamic Random Access Memory) and other volatile storage elements, NOR flash memory, NAND flash memory, HDD (Hard Disc Drive) and other non-volatile storage elements, and communication means such as a bus that connects them. It can be composed of multiple computers. A nonvolatile memory element is a storage medium that stores information non-transitory. The volatile memory element temporarily stores at least a portion of these computer programs, arithmetic processing results, and the like. The storage unit 10E is composed of these storage elements. Moreover, when the arithmetic element executes the computer program stored in the storage unit 10E, it functions as a start position acquisition unit 10A, a target position acquisition unit 10B, a route acquisition unit 10C, and a control command acquisition unit 10D. However, at least some of these arithmetic elements, nonvolatile memory elements, etc. may be installed in a remote location connected to a communication network such as the Internet. For example, the computing element may be configured to obtain a computer program or necessary data via a communication network.

制御装置１０とロボットアーム２０は、無線又は有線による通信手段によって情報の送受信が可能に構成されている。 The control device 10 and the robot arm 20 are configured to be able to transmit and receive information through wireless or wired communication means.

制御装置１０には、ロボットシステム１００に動作教示するための教示装置５０が接続、又は、一体的に設けられてもよい。また、教示装置５０は、ロボットアーム２０に設けられてもよく、例えば、ディスプレイを含む入出力手段を教示装置５０の一部として利用してもよい。 A teaching device 50 for teaching motion to the robot system 100 may be connected to or integrally provided with the control device 10 . Further, the teaching device 50 may be provided on the robot arm 20, and, for example, input/output means including a display may be used as a part of the teaching device 50.

教示装置５０は、例えば、携帯型の教示ペンダントを備える。教示装置５０は、制御装置１０と同様に、演算素子、揮発性記憶素子、不揮発性記憶素子を備え、更に、ディスプレイを有する表示手段及び複数の操作キー並びにレバーを有する入力手段を備えている。入力手段は、ディスプレイを押圧して入力を行うタッチパネル式の入力手段から構成されてもよい。 The teaching device 50 includes, for example, a portable teaching pendant. The teaching device 50, like the control device 10, includes an arithmetic element, a volatile memory element, and a nonvolatile memory element, and further includes a display means having a display and an input means having a plurality of operation keys and levers. The input means may include a touch panel type input means that performs input by pressing the display.

続いて、ロボットシステム１００のロボットアーム２０の制御方法を説明する。図３は、ロボットアーム２０の制御方法を示すフローチャートである。 Next, a method of controlling the robot arm 20 of the robot system 100 will be explained. FIG. 3 is a flowchart showing a method of controlling the robot arm 20.

（ステップＳ１１）
ロボットアーム２０が初期位置に配置された状態において、制御装置１０の開始位置取得部１０Ａ、目標位置取得部１０Ｂは、それぞれ、ロボットアーム２０の基準位置（例えば、手先位置に相当するリンクＬ７のセンターポイント）の開始位置を示す情報、及び当該基準位置の目標位置を示す情報を取得する。図４は、ロボットアーム２０が初期位置に配置された状態を示す図である。なお、同図では、説明の便宜のために、ロボットアーム２０が備えるベースＢ、ジョイントＪ１～Ｊ７、及びリンクＬ１～Ｌ７の構成を簡略化している。ロボットアーム２０の初期位置は、特段限定されず、ジョイントＪ１～Ｊ７、及びリンクＬ１～Ｌ７を適宜の位置に配置された状態として規定されてもよい。ここで、開始位置は、ロボットアーム２０によって保持する予定のワークＷが、当初載置されている位置に基づいて定められてもよい。また、目標位置は、ワークＷを研磨装置４１による研磨作業の前段階において、当該ワークＷを研磨装置４１の近傍に配置させるための目標となる位置であってよい。目標位置は、例えば、研磨装置４１の近傍の所定領域内であってよい。所定領域は、例えば、研磨装置４１からの距離が所定閾値以内の領域であってよい。 (Step S11)
In a state where the robot arm 20 is placed at the initial position, the start position acquisition unit 10A and the target position acquisition unit 10B of the control device 10 respectively locate the reference position of the robot arm 20 (for example, the center of the link L7 corresponding to the hand position). information indicating the starting position of the point) and information indicating the target position of the reference position. FIG. 4 is a diagram showing a state in which the robot arm 20 is placed at an initial position. Note that in this figure, the configurations of the base B, joints J1 to J7, and links L1 to L7 included in the robot arm 20 are simplified for convenience of explanation. The initial position of the robot arm 20 is not particularly limited, and may be defined such that the joints J1 to J7 and the links L1 to L7 are placed at appropriate positions. Here, the starting position may be determined based on the position where the work W to be held by the robot arm 20 is initially placed. Further, the target position may be a target position for arranging the work W in the vicinity of the polishing device 41 before polishing the work W by the polishing device 41. The target position may be within a predetermined area near the polishing device 41, for example. The predetermined region may be, for example, a region whose distance from the polishing device 41 is within a predetermined threshold.

制御装置１０は、これら情報を予め記憶する記憶部１０Ｅから読み出すことにより取得してもよい。或いは制御装置１０は、教示装置５０からこれら情報を取得してもよい。更に制御装置１０は、開始位置を示す情報及び目標位置を示す情報に基づいて経路を演算により取得する際に、目的物表面と基準位置との距離が所定の許容範囲内となるような経路生成アルゴリズムを読み出し、これに基づいて経路を取得することにより、許容範囲を示す情報を取得してもよい。許容範囲は、ワークＷの重量に基づいて定められても良い。例えば、ワークＷの重量に基づいて、ロボットアーム２０によるワークＷの可搬中にジョイントＪ１～ジョイントＪ７に過負荷が発生することが抑制されるように、ジョイントＪ１～ジョイントＪ７ごとに許容範囲が定められてもよい。 The control device 10 may acquire this information by reading it from a storage unit 10E that stores this information in advance. Alternatively, the control device 10 may acquire this information from the teaching device 50. Furthermore, when acquiring a route by calculation based on information indicating a starting position and information indicating a target position, the control device 10 generates a route such that the distance between the target object surface and the reference position is within a predetermined tolerance range. Information indicating the permissible range may be obtained by reading out an algorithm and obtaining a route based on the algorithm. The allowable range may be determined based on the weight of the workpiece W. For example, based on the weight of the workpiece W, a permissible range is set for each joint J1 to joint J7 to prevent overload from occurring in the joints J1 to J7 while the robot arm 20 is transporting the workpiece W. May be determined.

（ステップＳ１２）
次いで制御命令取得部１０Ｄは、ワークＷを保持して開始位置から目標位置まで移動させるための、アクチュエータＡ１～アクチュエータＡ７への制御命令を取得する。なお、一連の動作を実現するための制御命令が予め記憶部１０Ｅに格納されている場合、制御装置１０は、記憶部１０Ｅから制御命令を読み出すことにより、これら情報を取得してもよい。 (Step S12)
Next, the control command acquisition unit 10D acquires control commands for the actuators A1 to A7 to hold the workpiece W and move it from the starting position to the target position. Note that if control instructions for realizing a series of operations are stored in the storage section 10E in advance, the control device 10 may acquire this information by reading the control instructions from the storage section 10E.

（ステップＳ１３）
次いでロボットアーム２０は、制御装置１０から受け取った制御命令に基づいて各リンクＬ１～リンクＬ７を駆動する。まずロボットアーム２０は、開始位置に移動し、ワークＷを保持する。その後、ロボットアーム２０は、保持したワークＷを目標位置まで移動させる。この間、制御装置１０は、変位量が許容範囲内に収まるように制御してもよい。変位量が許容範囲内に収まらせるために、制御装置１０は、許容範囲を超える変位が生じたか否かを周期的に判断してもよい。図５は、ワークＷが目標位置に移動された状態の一例を示す図である。同図に示す状態において、ロボットアーム２０に保持されたワークＷは、研磨装置４１の近傍の所定領域内の目標位置に配置される。当該領域は、例えば、研磨装置４１（対象物の一例である）からの距離が所定閾値以内の領域であってよい。これにより、ロボットアーム２０の手先位置が位置決めされる。 (Step S13)
Next, the robot arm 20 drives each link L1 to link L7 based on the control command received from the control device 10. First, the robot arm 20 moves to the starting position and holds the workpiece W. After that, the robot arm 20 moves the held workpiece W to the target position. During this time, the control device 10 may control the amount of displacement so that it falls within an allowable range. In order to keep the amount of displacement within the allowable range, the control device 10 may periodically determine whether a displacement exceeding the allowable range has occurred. FIG. 5 is a diagram showing an example of a state in which the workpiece W has been moved to the target position. In the state shown in the figure, the work W held by the robot arm 20 is placed at a target position within a predetermined area near the polishing device 41. The area may be, for example, an area where the distance from the polishing device 41 (which is an example of a target object) is within a predetermined threshold. Thereby, the position of the hand of the robot arm 20 is determined.

（ステップＳ１４）
次いで制御命令取得部１０Ｄは、ワークＷの位置を固定したまま、ロボットアーム２０のうちの所定の接触部を治具３０に接触させるための、アクチュエータＡ１～アクチュエータＡ７への制御命令を取得する。なお、一連の動作を実現するための制御命令が予め記憶部１０Ｅに格納されている場合、制御装置１０は、記憶部１０Ｅから制御命令を読み出すことにより、これら情報を取得してもよい。 (Step S14)
Next, the control command acquisition unit 10D acquires a control command to the actuators A1 to A7 to bring a predetermined contact portion of the robot arm 20 into contact with the jig 30 while keeping the position of the workpiece W fixed. Note that if control instructions for realizing a series of operations are stored in the storage section 10E in advance, the control device 10 may acquire this information by reading the control instructions from the storage section 10E.

（ステップＳ１５）
次いでロボットアーム２０は、制御装置１０から受け取った制御命令に基づいて、各リンクＬ１～リンクＬ７を駆動することにより、ワークＷの位置を固定したまま、ロボットアーム２０のうちの所定の接触部を治具３０に接触させる。ロボットアーム２０の接触部が治具３０に接触したことは、例えば、各アクチュエータＡ１～Ａ７が有するセンサによって検知されてもよい。ロボットアーム２０の接触部を治具３０に接触させる際に、ワークＷの位置を固定したままとすることで、ワークＷの位置決めの状態を保つことが可能となり、以降の研磨作業の精度が向上する。 (Step S15)
Next, the robot arm 20 drives each link L1 to link L7 based on the control command received from the control device 10, thereby moving a predetermined contact portion of the robot arm 20 while fixing the position of the workpiece W. It is brought into contact with the jig 30. The contact of the contact portion of the robot arm 20 with the jig 30 may be detected, for example, by a sensor included in each of the actuators A1 to A7. By keeping the position of the workpiece W fixed when bringing the contact part of the robot arm 20 into contact with the jig 30, it is possible to maintain the positioning state of the workpiece W, improving the accuracy of subsequent polishing work. do.

ロボットアーム２０のうちの治具３０に接触させる部分（接触部）は、例えば、ロボットアーム２０の任意のジョイントであってもよい。図５は、ロボットアーム２０の接触部が治具３０に接触した状態の一例を示す図である。同図では、ジョイントＪ５が接触部となる例が示されている。ステップＳ１５が実行されると、例えば図５に示すように、ワークＷがステップＳ１３において配置された目標位置に固定されたまま、ロボットアーム２０のうち接触部としてのジョイントＪ５が、治具３０に接触した状態となる。なお、ジョイントＪ５に限らず、他のジョイントＪ１～Ｊ４、Ｊ６、Ｊ７が治具３０に対する接触部となってもよい。 The portion of the robot arm 20 that is brought into contact with the jig 30 (contact portion) may be, for example, any joint of the robot arm 20. FIG. 5 is a diagram showing an example of a state in which the contact portion of the robot arm 20 is in contact with the jig 30. The figure shows an example in which joint J5 serves as a contact portion. When step S15 is executed, for example, as shown in FIG. They are in contact. Note that the joint J5 is not limited to the other joints J1 to J4, J6, and J7, which may be contact parts with the jig 30.

或いは、ロボットアーム２０のうちの治具３０に接触させる部分（接触部）は、例えば、ロボットアーム２０の任意のリンクであってもよい。特に、接触部は、ロボットアーム２０が有するリンクのうち湾曲した部分（特に、曲率が所定閾値以上の部分）であってもよい。図６は、ロボットアーム２０の接触部が治具３０に接触した状態の他の一例を示す図である。同図では、リンクＬ５が接触部となる例が示されている。特に、同図では、リンクＬ５のうち湾曲した部分が治具３０に接触している。ステップＳ１５が実行されると、例えば図６に示すように、ワークＷがステップＳ１３において配置された目標位置に固定されたまま、ロボットアーム２０のうち接触部としてのリンクＬ５（の湾曲した部分）が、治具３０に接触した状態となる。なお、リンクＬ５に限らず、他のリンクＬ１～Ｌ４、Ｌ６、Ｌ７が治具３０に対する接触部となってもよい。 Alternatively, the portion of the robot arm 20 that comes into contact with the jig 30 (contact portion) may be, for example, any link of the robot arm 20. In particular, the contact portion may be a curved portion (particularly a portion having a curvature greater than or equal to a predetermined threshold) of the link included in the robot arm 20. FIG. 6 is a diagram showing another example of a state in which the contact portion of the robot arm 20 is in contact with the jig 30. The figure shows an example in which the link L5 serves as a contact portion. In particular, in the figure, the curved portion of the link L5 is in contact with the jig 30. When step S15 is executed, for example, as shown in FIG. 6, while the workpiece W is fixed at the target position placed in step S13, (the curved part of) the link L5 as a contact part of the robot arm 20 is in contact with the jig 30. Note that the link L5 is not limited to the other links L1 to L4, L6, and L7, and the contact portion with the jig 30 may be used.

（ステップＳ１６）
次いで制御命令取得部１０Ｄは、研磨作業のためのアクチュエータＡ１～アクチュエータＡ７への制御命令を取得する。なお、一連の動作を実現するための制御命令が予め記憶部１０Ｅに格納されている場合、制御装置１０は、記憶部１０Ｅから制御命令を読み出すことにより、これら情報を取得してもよい。当該制御命令は、研磨装置４１が静止しているタイプのものである場合、ワークＷが研磨装置４１に当接するように手先位置を移動させるように各アクチュエータＡ１～Ａ７を制御するための制御命令であってよい。或いは、当該制御命令は、研磨装置４１がワークＷに当接するように動作するタイプである場合、動作する研磨装置４１に対してワークＷが当接するように手先位置を固定するように、各アクチュエータＡ１～Ａ７を制御するための制御命令であってよい。 (Step S16)
Next, the control command acquisition unit 10D acquires control commands for the actuators A1 to A7 for polishing work. Note that if control instructions for realizing a series of operations are stored in the storage section 10E in advance, the control device 10 may acquire this information by reading the control instructions from the storage section 10E. If the polishing device 41 is of a stationary type, the control command is a control command for controlling each of the actuators A1 to A7 to move the hand position so that the workpiece W comes into contact with the polishing device 41. It may be. Alternatively, if the polishing device 41 is of a type that operates so as to come into contact with the workpiece W, the control command may cause each actuator to fix the position of the hand so that the workpiece W comes into contact with the polishing device 41 that is operating. It may be a control command for controlling A1 to A7.

（ステップＳ１７）
次いでロボットアーム２０は、制御装置１０から受け取った制御命令に基づいて、各リンクＬ１～リンクＬ７を駆動することにより、研磨作業を実行する。具体的には、ロボットアーム２０は、静止した研磨装置４１にワークＷを当接させるように、各アクチュエータＡ１～Ａ７を制御する。或いは、ロボットアーム２０は、ワークＷに対して接近及び当接する研磨装置４１に対してワークＷを固定するように各アクチュエータＡ１～Ａ７を制御する。上述したステップＳ１５においてロボットアーム２０の接触部が治具３０に接触しているため、当該接触部が支点となることによりロボットアーム２０の剛性が向上し、研磨装置４１による研磨作業の精度が向上する。 (Step S17)
Next, the robot arm 20 executes the polishing work by driving each of the links L1 to L7 based on the control command received from the control device 10. Specifically, the robot arm 20 controls each of the actuators A1 to A7 to bring the workpiece W into contact with the stationary polishing device 41. Alternatively, the robot arm 20 controls each of the actuators A1 to A7 so as to fix the work W to the polishing device 41 that approaches and comes into contact with the work W. Since the contact part of the robot arm 20 is in contact with the jig 30 in step S15 described above, the contact part serves as a fulcrum, which improves the rigidity of the robot arm 20 and improves the accuracy of the polishing work by the polishing device 41. do.

［第２実施形態］
以下第２実施形態に係るロボットアームを備えるロボットシステムについて説明する。第１実施形態の説明に基づいて当業者が理解できる構成については、適宜同一又は同様の符号を付して説明を省略又は簡略化し異なる点を中心に説明する。 [Second embodiment]
A robot system including a robot arm according to a second embodiment will be described below. Configurations that can be understood by those skilled in the art based on the description of the first embodiment will be designated by the same or similar reference numerals as appropriate, and the description will be omitted or simplified, and the description will focus on different points.

図８は、第２実施形態に係るロボットアーム２０の外観とその使用環境を模式的に示している。ロボットアーム２０を制御する制御装置については説明を省略する。 FIG. 8 schematically shows the appearance of the robot arm 20 according to the second embodiment and the environment in which it is used. Description of the control device that controls the robot arm 20 will be omitted.

第１実施形態と異なり本実施形態に係るロボットアーム２０が備える保持機構（リンクＬ７）は、所定の研磨装置７０を保持することが可能である。ここで、研磨装置７０は、第１実施形態の説明において上述した研磨装置４１と同様の研磨機能を有しつつ、ロボットアーム２０の保持機構により保持可能な寸法に構成されている。本実施形態に係るロボットアーム２０は、リンクＬ７により保持した研磨装置７０を、所定の場所に載置されたワークＷに対して当接させることにより、当該ワークＷを研磨することが可能である。 Unlike the first embodiment, the holding mechanism (link L7) included in the robot arm 20 according to the present embodiment is capable of holding a predetermined polishing device 70. Here, the polishing device 70 has a polishing function similar to that of the polishing device 41 described above in the description of the first embodiment, and is configured to have a size that can be held by the holding mechanism of the robot arm 20. The robot arm 20 according to the present embodiment is capable of polishing the workpiece W placed at a predetermined location by bringing the polishing device 70 held by the link L7 into contact with the workpiece W. .

本実施形態においては、ロボットアーム２０は、ロボットアーム２０のうち所定の接触部を治具８０に接触させる。ここで、治具８０は、例えば一対の駆動部８１を有しており、駆動部８１が駆動することにより、例えば矢印８０Ｄに示すように床面上を移動可能に構成される。本実施形態に係るロボットアーム２０は、ロボットアーム２０の所定の接触部（図８の例では、ジョイントＪ５であるが、これに限られない）を治具８０に接触させた上で、移動する治具８０に当該接触部（ジョイントＪ５等）を追従させながら、研磨装置７０によるワークＷの研磨を実行することが可能に構成される。これにより、研磨装置７０は、例えば矢印７０Ｄに示すように移動可能となる。 In this embodiment, the robot arm 20 brings a predetermined contact portion of the robot arm 20 into contact with the jig 80 . Here, the jig 80 has, for example, a pair of drive parts 81, and is configured to be movable on the floor surface, for example, as shown by an arrow 80D, by driving the drive parts 81. The robot arm 20 according to the present embodiment is moved after a predetermined contact portion of the robot arm 20 (in the example of FIG. 8, this is the joint J5, but is not limited to this) is brought into contact with the jig 80. The polishing device 70 is configured to be able to polish the workpiece W while causing the jig 80 to follow the contact portion (joint J5, etc.). Thereby, the polishing device 70 becomes movable, for example, as shown by an arrow 70D.

これにより、多関節ロボットアームを所定の治具に接触させたまま、手先位置の可動範囲を広げることが可能となる。そのため、多関節ロボットアームの剛性の向上を保ちつつ、手先位置の制御の自由度が向上する。 This makes it possible to expand the movable range of the hand position while keeping the multi-joint robot arm in contact with a predetermined jig. Therefore, the degree of freedom in controlling the hand position is improved while maintaining the rigidity of the articulated robot arm.

［変形例］
上述した第１実施形態及び第２実施形態では、ロボットアーム２０は、ワークＷを研磨する作業を実行するものとして説明を行った。しかしながら、本発明に係るロボットアーム２０は、研磨作業に限らず、任意の作業に適用可能である。例えば、本発明に係るロボットアーム２０は、ワークＷを所定の対象物に対して挿入や嵌合する作業等に適用可能である。 [Modified example]
In the first and second embodiments described above, the robot arm 20 was described as performing the work of polishing the workpiece W. However, the robot arm 20 according to the present invention is applicable not only to polishing work but also to any work. For example, the robot arm 20 according to the present invention can be applied to operations such as inserting or fitting a workpiece W into a predetermined object.

本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態に追加することができる。また、ある実施形態における一部の構成要素を、他の実施形態の対応する構成要素と置換することができる。 The present invention can be modified in various ways without departing from the gist thereof. For example, some components of one embodiment may be added to other embodiments within the ordinary creative ability of those skilled in the art. Also, some components in one embodiment can be replaced with corresponding components in other embodiments.

１０…制御装置
１０Ａ…開始位置取得部
１０Ｂ…目標位置取得部
１０Ｃ…経路取得部
１０Ｄ…制御命令取得部
１０Ｅ…記憶部
２０…ロボットアーム
３０、８０…治具
８１…駆動部
４０…土台
４１、７０…研磨装置
５０…教示装置
１００…ロボットシステム
ＳＡ…補助アクチュエータ
Ａ１～Ａ７…（直列弾性）アクチュエータ
Ｊ１～Ｊ７…ジョイント
Ｗ…ワーク
10...Control device 10A...Start position acquisition unit 10B...Target position acquisition unit 10C...Route acquisition unit 10D...Control command acquisition unit 10E...Storage unit 20...Robot arms 30, 80...Jig 81...Drive unit 40...Foundation 41, 70... Polishing device 50... Teaching device 100... Robot system SA... Auxiliary actuators A1 to A7... (Series elastic) actuators J1 to J7... Joint W... Workpiece

Claims

冗長な関節を有する多関節ロボットアームの制御方法であって、
前記多関節ロボットアームを、所定の治具に接触させながら、前記多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップと、
を含む制御方法。 A method for controlling an articulated robot arm having redundant joints, the method comprising:
controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm into contact with a predetermined jig;
control methods including.

前記多関節ロボットアームの前記手先位置を制御する前記ステップは、前記多関節ロボットアームが備える関節を前記所定の治具に接触させながら、前記多関節ロボットアームの前記手先位置を制御する、請求項１に記載の制御方法。 The step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm includes controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing a joint provided in the multi-joint robot arm into contact with the predetermined jig. 1. The control method according to 1.

前記多関節ロボットアームの前記手先位置を制御する前記ステップは、前記多関節ロボットアームが備える複数の関節の間に配置されたリンクを前記所定の治具に接触させながら、前記多関節ロボットアームの前記手先位置を制御する、請求項１に記載の制御方法。 The step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm includes controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing links arranged between a plurality of joints of the multi-joint robot arm into contact with the predetermined jig. The control method according to claim 1, further comprising controlling the hand position.

前記多関節ロボットアームが前記所定の治具に接触するように、前記多関節ロボットアームを駆動するステップ、を更に含む、請求項１から３の何れか一項に記載の制御方法。 The control method according to any one of claims 1 to 3, further comprising the step of driving the multi-joint robot arm so that the multi-joint robot arm contacts the predetermined jig.

前記多関節ロボットアームが前記所定の治具に接触するように、前記多関節ロボットアームを駆動する前記ステップは、前記手先位置を所定の領域内に配置したまま、前記多関節ロボットアームを駆動する、請求項４に記載の制御方法。 The step of driving the multi-joint robot arm so that the multi-joint robot arm contacts the predetermined jig includes driving the multi-joint robot arm while the hand position is placed within a predetermined area. 5. The control method according to claim 4.

前記所定の領域は、所定の対象物からの距離が所定の閾値以内の領域である、請求項５に記載の制御方法。 6. The control method according to claim 5, wherein the predetermined area is an area whose distance from a predetermined object is within a predetermined threshold.

前記所定の治具は、移動可能に構成され、
前記多関節ロボットアームを、移動する前記所定の治具に接触させながら、前記多関節ロボットアームの前記手先位置を制御するステップを更に含む、請求項１から６の何れか一項に記載の制御方法。 The predetermined jig is configured to be movable,
The control according to any one of claims 1 to 6, further comprising the step of controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm into contact with the moving predetermined jig. Method.

冗長な関節を有する多関節ロボットアームの制御装置であって、
前記多関節ロボットアームを、所定の治具に接触させながら、前記多関節ロボットアームの手先位置を制御する、制御装置。 A control device for an articulated robot arm having redundant joints,
A control device that controls a hand position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm into contact with a predetermined jig.

１つ又は複数のコンピュータに、
冗長な関節を有する多関節ロボットアームを、所定の治具に接触させながら、前記多関節ロボットアームの手先位置を制御するステップ、
を実行させるためのプログラム。
on one or more computers;
controlling the hand position of the multi-joint robot arm while bringing the multi-joint robot arm having redundant joints into contact with a predetermined jig;
A program to run.