JPH02205488A - Searching method for original point - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
ロボットの電源投入後に行う関節角度の原点サーチに関
し、
範囲センサの円板の切り欠き部が半円より小さいとき原
点サーチの際に大きな回転動作を行うことのないように
することを目的とし、
回転軸によって回転し切欠き部を有する円板と該切欠き
部の到来を検知する検知部材を備え、前記検知部材の出
力が前記切欠き部を検知していない第二の状態から、前
記切欠き部を検知している第一の状態となるまで前記回
転軸を一方の方向に回転させて原点をサーチする原点サ
ーチ方法であって、前記検知部材の出力が第二の状態に
おいて、前記回転軸を前記一方の方向に所定角度回転さ
せてもその出力が変化しない場合、前記回転軸を前記一
方の方向とは逆の他方の方向に回転させ、その出力が第
一の状態となり、再度第二の状態となった後に、前記第
一の状態となるまで前記回転軸を前記一方の方向に回転
させて原点をサーチするように構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding the origin search for joint angles performed after the robot is powered on, when the notch of the disc of the range sensor is smaller than a semicircle, a large rotational movement is performed during the origin search. The present invention aims to prevent this from occurring, and includes a disc that rotates by a rotating shaft and has a notch, and a detection member that detects the arrival of the notch, and the output of the detection member detects the notch. The origin search method includes searching for an origin by rotating the rotating shaft in one direction from a second state in which the notch is not detected to a first state in which the notch is detected. When the output is in the second state and the output does not change even if the rotating shaft is rotated by a predetermined angle in the one direction, rotating the rotating shaft in the other direction opposite to the one direction, After the output is in the first state and again in the second state, the rotating shaft is rotated in the one direction until the output is in the first state to search for the origin.
本発明はロボット制御に係り、特にロボットの電源投入
後に行う関節角度の原点サーチに関する。The present invention relates to robot control, and more particularly to an origin search for joint angles performed after the robot is powered on.
工場において組立、溶接、塗装などに用いられるロボッ
トには、ティーチングプレイバック方式と呼ばれる方式
が多くもちいられている。ティーチングプレイバック方
式は、初めに人がロボットにティーチングペンダントや
ロボットの先端を直接動かすことによってロボットに動
作シーケンスを教示し、その後ロボットが教示されたデ
ータに従って動作シーケンスを繰り返す方法である。Robots used in factories for assembly, welding, painting, etc. often use a method called the teaching playback method. The teaching playback method is a method in which a person first teaches the robot a motion sequence by directly moving a teaching pendant or the tip of the robot, and then the robot repeats the motion sequence according to the taught data.
このティーチングプレイバック方式においては、ロボッ
トに教えたデータの再現性を保つため、ロボットの各関
節の原点が変化しないことが必要となる。In this teaching playback method, in order to maintain the reproducibility of the data taught to the robot, it is necessary that the origin of each joint of the robot does not change.
一般に、ロボットの関節角度及び位置は、エンコーダに
より検出する。このエンコーダには、絶対角度を検出す
るアブソリュート型と相対角度を検出するインクリメン
ト型がある。Generally, joint angles and positions of a robot are detected by encoders. There are two types of encoders: an absolute type that detects absolute angles and an incremental type that detects relative angles.
ロボットの関節は、第4図に示すように、モータにエン
コーダが直結し、モータから減速機を通して出力軸と連
結しているのが一般的である。そのため、出力軸が1回
転するのに対し、モータ軸は数十回転するので、エンコ
ーダはインクリメント型が一般的である。これは、相対
角度を検出するので、モータの回転数が多い場合に適し
ているが、ロボットの電源を落とすと、角度を再現でき
ない欠点がある。As shown in FIG. 4, the joints of a robot are generally such that an encoder is directly connected to a motor, and the motor is connected to an output shaft through a speed reducer. Therefore, while the output shaft rotates once, the motor shaft rotates several tens of times, so the encoder is generally of an incremental type. Since this detects relative angles, it is suitable when the motor rotation speed is high, but it has the disadvantage that the angle cannot be reproduced if the robot is powered off.
そこで、ロボットに電源投入後に「原点サーチ」を行い
、機械的にロボットを成る位置に位置決めし、そこでエ
ンコーダのカウントを成る値にセットして、データの再
現性を保つことが一般的に行われている。Therefore, it is common practice to perform an "origin search" after turning on the power to the robot, mechanically position the robot at a certain position, and then set the encoder count to a certain value to maintain data reproducibility. ing.
原点サーチは、通常、第4図に示した機構において、エ
ンコーダ上に、第5図に示すように1回転中に一つパル
スを発生するZ相を設けると共に、第6図に示すように
、出力軸側に原点付近で符号が反転する範囲センサの装
着が必要である。The origin search is normally carried out using the mechanism shown in FIG. 4, in which a Z phase is provided on the encoder that generates one pulse per revolution as shown in FIG. 5, and as shown in FIG. It is necessary to install a range sensor on the output shaft side whose sign reverses near the origin.
この範囲センサは、光センサの光軸を円板が横切るとき
はオフを出力し、光軸をさえぎるものがないときオンと
するようになっている。This range sensor outputs OFF when a disk crosses the optical axis of the optical sensor, and outputs ON when there is nothing blocking the optical axis.
第7図は、従来例による原点サーチの手順を示す図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing a procedure for origin search according to a conventional example.
第7図(a)は処理のフローを示し、同図(ロ)は各状
態における範囲センサの円板と光センサの関係位置を示
す。原点サーチの手順は次のように行われる。FIG. 7(a) shows the flow of processing, and FIG. 7(b) shows the relative positions of the disk of the range sensor and the optical sensor in each state. The origin search procedure is performed as follows.
(1)第7図ら)の■に示すように、範囲センサがオン
のときは、軸を右方向に回転し、範囲センサがオフにな
ったら止まる。最初から範囲センサがオフのときはこの
手順は飛ばす。(1) As shown in (1) in Figure 7 et al., when the range sensor is on, the shaft rotates to the right, and when the range sensor is off, it stops. Skip this step if the range sensor is off from the beginning.
(2)第7図(b)の■の状態になるので、ここでは軸
を左方向に回転し、範囲センサがオンになったら止まる
。(2) Since the state shown in FIG. 7(b) is reached, the shaft is rotated to the left and stopped when the range sensor is turned on.
(3)(1)、 (2)によって第7図(b)の■に示
す状態になるので、今度は軸をゆっ(りと右方向に回転
し、エンコーダの2相を検出したら止まる。(3) As a result of (1) and (2), the state shown in (■) in Figure 7(b) is reached, so the shaft is now rotated slowly to the right and stops when two phases of the encoder are detected.
上述のような手順で原点サーチが行われるが、スカラタ
イプロボット(肩と腕に相当する水平に回転する2本の
関節が根本にあり、その先に鉛直方向にスライドする軸
があり、その軸の先に回転する軸がありその先端にハン
ドがある形のロボット)の先端の回転軸には、範囲セン
サに用いる円板が第8図(a)に示すように非対称な扇
状のものがある。範囲センサは、本来関節の可動範囲を
指示するためのものであり、これを原点サーチ用に利用
するのが一般である。従って、第8図(a)に示すよう
な形の可動範囲を持つ軸では、この形の範囲センサが原
点サーチ用に使用されることになる。The origin search is performed using the procedure described above, but SCARA type robots (two joints at the base that rotate horizontally, corresponding to the shoulders and arms, and an axis that slides vertically at the end) (a robot with a rotating shaft at the end and a hand at the end) has an asymmetrical fan-shaped disc used as a range sensor on the rotating shaft at the end of the robot, as shown in Figure 8(a). . The range sensor is originally intended to indicate the range of motion of a joint, and is generally used for origin search. Therefore, for an axis having a movable range as shown in FIG. 8(a), this type of range sensor is used for origin search.
第8図(a)に示すような形の範囲センサを用いて原点
サーチを行う場合、円板と光センサが同図(b)に示す
ような関係にあるとき、上述の手順をとると、手順(2
)において、図に矢印で示すように大きな動きをとるこ
とになる。When performing an origin search using a range sensor shaped like the one shown in FIG. 8(a), when the disc and the optical sensor are in the relationship as shown in FIG. 8(b), if the above procedure is followed, Steps (2)
), it will make a large movement as shown by the arrow in the figure.
一方、ロボットの先端にはセンサやハンドが装着されて
おり、それらを駆動し信号を伝達するケーブルがロボッ
ト本体からセンサおよびハンドに接続されている。従っ
て、第8図(ロ)に示すような大きな動きを繰り返すと
、第9図に示すように、ロボットの先端にケーブルがか
らみ、ロボットが動作不能となったり、ケーブル断線の
原因となる。On the other hand, a sensor and a hand are attached to the tip of the robot, and cables that drive them and transmit signals are connected from the robot body to the sensor and hand. Therefore, if a large movement as shown in FIG. 8(B) is repeated, the cable will become entangled with the tip of the robot, as shown in FIG. 9, and the robot will become unable to operate or the cable will break.
本発明が解決しようとする課題は、このような従来の問
題点を解消した原点サーチ方法を提供することにある。The problem to be solved by the present invention is to provide an origin search method that eliminates such conventional problems.
第1図は、本発明の構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the present invention.
図において、(2−1) 、 (2−2) 、 (2−
3) 、 (2−4) 、および(2−5)は各処理ス
テップである。In the figure, (2-1), (2-2), (2-
3), (2-4), and (2-5) are each processing step.
(2−1)は、検知部材の出力が第二の状態である位置
に回転軸を置く処理である。(2-1) is a process of placing the rotating shaft at a position where the output of the detection member is in the second state.
(2−2)は、一方の方向に所定角度回転させる処理で
あり、途中で第一の状態になった処理を終わる。(2-2) is a process of rotating a predetermined angle in one direction, and ends the process when the first state is reached halfway.
(2−3)は、ステップ(2−2)で所定角度まで回転
させても第二の状態のままである場合に、他方の方向に
検知部材の出力が第一の状態になるまで回転させる処理
である。(2-3) is to rotate the detection member in the other direction until the output reaches the first state when the second state remains even after rotating to a predetermined angle in step (2-2). It is processing.
(2−4)は、検知部材の出力が再度第二の状態になる
まで他方の方向に回転させる処理である。(2-4) is a process of rotating the detection member in the other direction until the output of the detection member returns to the second state.
(2−5)は、回転方向を変え、検知部材の出力が第一
の状態になるまで一方の方向に回転させて止まる処理で
ある。(2-5) is a process of changing the rotation direction, rotating in one direction until the output of the detection member reaches the first state, and then stopping.
本発明による処理によれば、検知部材の出力が第二の状
態を初期位置として、ここから軸を一方の方向(例えば
右方向)に所定角度(例えば90度)回転させ、この間
に検知部材の出力が第一の状態になれば軸を止めて処理
を終わり、所定角度回転しても検知部材の一出力が第一
の状態にならない場合には、初期位置から一方の方向に
所定角度の間には切欠き部がないことを認識して回転方
向を逆にして処理する。According to the process according to the present invention, the output of the detection member is set in the second state as the initial position, and from there the axis is rotated by a predetermined angle (for example, 90 degrees) in one direction (for example, rightward), and during this period, the output of the detection member is When the output reaches the first state, the shaft is stopped and processing ends. If one output of the detection member does not reach the first state even after rotating by a predetermined angle, the shaft is rotated for a predetermined angle in one direction from the initial position. Recognizing that there is no notch, the rotation direction is reversed and processed.
即ち、軸を他方の方向に、検知部材の出力が第一の状態
となるまで回転させ、検知部材の出力が再度第二の状態
になるまで回転させた後、そ一方の方向に検知部材の出
力が第一の状態となるまで回転させるものである。That is, the shaft is rotated in the other direction until the output of the sensing member is in the first state, rotated until the output of the sensing member is again in the second state, and then the shaft is rotated in the other direction until the output of the sensing member is in the second state. It is rotated until the output reaches the first state.
この後の処理は、従来例における(3)の処理と同じく
、軸をゆっ(り回転してエンコーダのZ相を検出したら
止まるものである。The subsequent process, like the process (3) in the conventional example, is to slowly rotate the shaft and stop when the Z phase of the encoder is detected.
以上の処理によれば、大きな回転動作を行うことな(、
最悪の場合でも270度を越す回転動作はない。According to the above processing, large rotational movements are not performed (,
Even in the worst case, there is no rotation movement exceeding 270 degrees.
これによって、ケーブルの巻きつくようなことは避けら
れることになる。This will prevent cables from getting entangled.
以下第2図および第3図に示す実施例によって本発明を
さらに具体的に説明する。The present invention will be explained in more detail below with reference to embodiments shown in FIGS. 2 and 3.
第2図は、本発明の一実施例の要部構成を示す図であり
、第2図(a)はハードウェア構成を、同図(ロ)はソ
フトアエア構成を示す。FIG. 2 is a diagram showing the main configuration of an embodiment of the present invention, with FIG. 2(a) showing the hardware configuration and FIG. 2(b) showing the software configuration.
第2図(a)において、lは制御用プロセッサであり、
ロボット制御回路2を介してロボットの制御を行う。In FIG. 2(a), l is a control processor,
The robot is controlled via the robot control circuit 2.
3はロボットアームの先端の回転軸を回転させるモータ
軸に設けられたエンコーダであり、4はエンコーダ3の
Z相信号を処理するZ相信号処理回路である。3 is an encoder provided on a motor shaft that rotates the rotary shaft at the tip of the robot arm, and 4 is a Z-phase signal processing circuit that processes the Z-phase signal of the encoder 3.
5はロボットアームの先端の回転軸に設けられた範囲セ
ンサであり、6は範囲センサ処理回路である。範囲セン
サ5はエンコーダ3の500回転ついて1回転する。5 is a range sensor provided on the rotation axis at the tip of the robot arm, and 6 is a range sensor processing circuit. The range sensor 5 rotates once for every 500 rotations of the encoder 3.
Z相信号処理回路4および範囲センサ処理回路6から状
態の変化ごとに、制御プロセッサ1に割込みがかかり、
制御プロセッサ1は割込みに応じて状態の読込みを行う
。An interrupt is generated from the Z-phase signal processing circuit 4 and the range sensor processing circuit 6 to the control processor 1 every time the state changes.
The control processor 1 reads the state in response to an interrupt.
制御プロセッサ1は、Z相信号処理回路4および範囲セ
ンサ処理回路6からの状態の読込みと、ロボット制御回
路2からのロボットのその他の状態の読込みによってロ
ボットの状態を認識し、これに応じてロボット動作のた
めの制御値の指示をロボット制御回路2に与える。The control processor 1 recognizes the state of the robot by reading the state from the Z-phase signal processing circuit 4 and the range sensor processing circuit 6 and the other states of the robot from the robot control circuit 2, and controls the robot accordingly. An instruction of control values for operation is given to the robot control circuit 2.
第2図(b)は、制御用プロセッサ1内に保持されてい
る制御プログラム中の本発明に関係のあるプログラムを
示している。FIG. 2(b) shows programs related to the present invention among the control programs held in the control processor 1. As shown in FIG.
原点サーチシーケンスプログラムは、原点サーチシーケ
ンスを制御するプログラムである。The origin search sequence program is a program that controls the origin search sequence.
ロボット停止プログラムは、割込みがあったとき起動し
、ロボットを停止するプログラムである。The robot stop program is a program that starts when an interrupt occurs and stops the robot.
第3図は、本発明の一実施例による処理を示すフローチ
ャートであり、第2図(b)の原点サーチシーケンスプ
ログラムの処理内容である。FIG. 3 is a flowchart showing processing according to an embodiment of the present invention, and is the processing content of the origin search sequence program shown in FIG. 2(b).
以下第3図のフローチャートの処理ステップに従ってそ
の動作を説明する。The operation will be explained below according to the processing steps in the flowchart of FIG.
■割込みマスクを解除し、センサからの割込みにより処
理ステップを進めるプログラムが作動可能の状態とする
。■Cancel the interrupt mask and enable the program that advances the processing steps by interrupts from the sensor.
■範囲センサがオンか否かを識別する。オンであればス
テップ■に進みオフであればステップ■へ飛ぶ。■Identify whether the range sensor is on or not. If it is on, go to step ■; if it is off, jump to step ■.
■軸を左方向に回転させる。■Rotate the shaft to the left.
■範囲センサがオンからオフに変わるまで監視する。オ
フになればステップ■へ進む。■Monitor the range sensor until it changes from on to off. If it turns off, proceed to step ■.
■軸の回転を止める。■Stop the rotation of the shaft.
■いまの状態は範囲センサはオフである。軸を右方向に
回転させる。■The current state is that the range sensor is off. Rotate the shaft to the right.
■範囲センサがオフからオンに変化するのを監視する。■Watch the range sensor change from off to on.
オンになったらステップ■へ進み、オフのままであれば
ステップ■へ進む。If it turns on, proceed to step ■; if it remains off, proceed to step ■.
■軸の回転を止め、ステップ[相]へ飛ぶ。■Stop rotating the shaft and jump to step [phase].
[相]90度回転してもオフのままでであったから、左
方向に90度回転し、ステップ■の初期状態に戻る。[Phase] Since it remained off even after rotating 90 degrees, it was rotated 90 degrees to the left and returned to the initial state of step (2).
■軸をさらに左方向に回転する。■Rotate the shaft further to the left.
@範囲センサがオフからオンに変化するのを監視する。@Watch the range sensor change from off to on.
オンになったらステップ■へ進み、オフであれば引き続
き監視を続ける。If it is turned on, proceed to step ■, and if it is turned off, continue monitoring.
■軸の回転を止め、ステップ0へ進む。■Stop rotating the shaft and proceed to step 0.
■軸をさらに左方向に回転する。■Rotate the shaft further to the left.
[相]範囲センサがオンからオフに変化するのを監視す
る。オフになったらステップ■へ進み、オンであれば引
き続き監視を続ける。[Phase] Monitor the range sensor changing from on to off. If it turns off, proceed to step ■, and if it turns on, continue monitoring.
■軸の回転を止め、ステップ■へ進む。■Stop the rotation of the shaft and proceed to step ■.
■軸を右方向に回転させる。■Rotate the shaft to the right.
■範囲センサがオフからオンに変化するのを監視する。■Watch the range sensor change from off to on.
オンになったらステップ■負進み、オフであれば引き続
き監視を続ける。If it turns on, step ■ advances negatively, and if it turns off, continue monitoring.
[相]軸の回転を止め、ステップ@へ進む。[Phase] Stop the rotation of the axis and proceed to step @.
[相]軸をゆっくりと右方向に回転する。[Phase] Rotate the axis slowly to the right.
■エンコーダのZ相信号検出の割込みが上がったかを監
視する。割込みを受ければステップ0へ進む。2相信号
検出割込みを受けるまで続ける。■Monitor whether the encoder Z-phase signal detection interrupt has been raised. If an interrupt is received, the process proceeds to step 0. Continue until receiving a 2-phase signal detection interrupt.
上記の処理ステップのうち、破線で囲った処理ステップ
■〜[株]は、第1図に示す処理(2−1)〜(2−5
)に相当する。Among the above processing steps, processing steps (2-1) to (2-5) shown in FIG.
).
以上の説明から明らかなように本発明によれば、範囲セ
ンサ円板の切り欠き部が180度より小さい場合でも、
大きな回転動作を行うことなく原点サーチができ、ケー
ブルをからむことによるロボットのダウンやケーブルの
断線を避けることができるという著しい工業的効果があ
る。As is clear from the above description, according to the present invention, even when the notch of the range sensor disk is smaller than 180 degrees,
This has a remarkable industrial effect in that it is possible to search for the origin without making a large rotational movement, and it is possible to avoid the robot going down or cable breakage due to cable entanglement.
第1図は本発明の構成を示す図、
第2図は本発明の−・実施例の要部構成を示す図、第3
図は本発明の一実施例による処理を示すフローチャート
、
第4図はロボットの関節機構を示す図、第5図はZ相付
きエンコーダを示す図、第6図は範囲センサの構成例を
示す図、第7図は従来例による原点サーチの手順を示す
図、
第8図は非対称な範囲センサ円板を示す図、第9図はロ
ボットアームの先にケーブルがからんだ状態を示す図で
ある。
図において、
1は制御用プロセッサ、2はロボット制御回路、3はエ
ンコーダ、 4はZ相信号処理回路、5は範囲セ
ンサ、 6は範囲センサ処理回路、(1)、(2
)、(3)、 (2−1)〜(2−5) 、■〜@は処
理ステップ。
を示す。
ハードウェア構成
(a)
第
図
第
図
エンコーダ
伶
図
乙i@セさエンコータ゛と、づ(1旧
Y 5 記
範囲でンづD精べ例名示10
′II b 記
フローチャート
(a)
範囲センサとエンコーダの位置
(b)
従来例による原点サーチの手順を示す図第
図Fig. 1 is a diagram showing the configuration of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the main part configuration of an embodiment of the present invention, and Fig. 3
FIG. 4 is a flowchart showing processing according to an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a diagram showing a joint mechanism of a robot, FIG. 5 is a diagram showing an encoder with a Z phase, and FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a range sensor. , Fig. 7 is a diagram showing the origin search procedure according to the conventional example, Fig. 8 is a diagram showing an asymmetric range sensor disk, and Fig. 9 is a diagram showing a state where the cable is entangled at the end of the robot arm. . In the figure, 1 is a control processor, 2 is a robot control circuit, 3 is an encoder, 4 is a Z-phase signal processing circuit, 5 is a range sensor, 6 is a range sensor processing circuit, (1), (2
), (3), (2-1) to (2-5), ■ to @ are processing steps. shows. Hardware configuration (a) Figure 1 Encoder 2 Figure 2 Encoder position (b) Diagram showing the origin search procedure according to the conventional example
Claims (1)
部の到来を検知する検知部材を備え、前記検知部材の出
力が前記切欠き部を検知していない第二の状態から、前
記切欠き部を検知している第一の状態となるまで前記回
転軸を一方の方向に回転させて原点をサーチする原点サ
ーチ方法であって、 前記検知部材の出力が第二の状態において、前記回転軸
を前記一方の方向に所定角度回転させてもその出力が変
化しない場合、 前記回転軸を前記一方の方向とは逆の他方の方向に回転
させ、その出力が第一の状態となり、再度第二の状態と
なった後に、 前記第一の状態となるまで前記回転軸を前記一方の方向
に回転させて原点をサーチすること、を特徴とする原点
サーチ方法。[Scope of Claims] A second disc comprising a disc rotated by a rotating shaft and having a notch, and a detection member for detecting the arrival of the notch, wherein the output of the detection member does not detect the notch. The origin search method includes searching for an origin by rotating the rotating shaft in one direction from the state to a first state in which the notch is detected, the output of the detection member being a second state. In this state, if the output does not change even if the rotating shaft is rotated by a predetermined angle in the one direction, the rotating shaft is rotated in the other direction opposite to the one direction, and the output is the first. The origin search method is characterized in that, after the first state is reached and the second state is reached again, the rotation shaft is rotated in the one direction until the first state is reached, and the origin is searched for.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2620789A JPH02205488A (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | Searching method for original point |
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JP2620789A JPH02205488A (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | Searching method for original point |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH02205488A true JPH02205488A (en) | 1990-08-15 |
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Family Applications (1)
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JP2620789A Pending JPH02205488A (en) | 1989-02-03 | 1989-02-03 | Searching method for original point |
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