JPH0258107A - Operator support/control system at the time of teaching robot - Google Patents
Operator support/control system at the time of teaching robotInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、ロボットティーチング時の操作者支援制御方
式に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Field of Industrial Application) The present invention relates to an operator support control system during robot teaching.
（従来の技術）
従来、ロボットにティーチングを行う際の方法としては
、操作者がロボットを直接接手で操つる方法や、ティー
チングペンダントを用いて操作する方法がある。(Prior Art) Conventionally, methods for teaching a robot include a method in which an operator directly manipulates the robot with a joint, and a method in which an operator manipulates the robot using a teaching pendant.
一般に、ティーチングペンダントを用いてティーチング
を行う方法では、操作者が直接手で操つる方法に比べて
操作者の負担は軽減されるが、最終的な位置決めを行う
時にはロボットを直接手で操ってティーチングする必要
がある。この時、ロボットのティーチングを手動で行う
ために、ティーチングペンダントの電源を切ってロボッ
トを駆動させるサーボをオフ状態にしていた。In general, the teaching method using a teaching pendant reduces the burden on the operator compared to the method in which the operator operates the robot directly by hand, but when performing final positioning, it is necessary to teach by directly operating the robot by hand. There is a need to. At this time, in order to manually teach the robot, the power to the teaching pendant was turned off and the servo that drives the robot was turned off.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、電源を切ってサーボをオフ状態にすると
、常時力のかかる軸、例えば重力方向に自由度のある軸
では、操作者が手を離すと重力方向へ動いてしまう欠点
がある。(Problem to be solved by the invention) However, when the power is turned off and the servo is turned off, an axis that is constantly subject to force, for example, an axis that has a degree of freedom in the direction of gravity, will move in the direction of gravity when the operator releases his/her hand. There are drawbacks to this.
更に、電源を切ってサーボをオン状態にした場合、減速
比の大きなロボットでは操作者が直接子で操作するには
負担が大きすぎる欠点がある。Furthermore, when the power is turned off and the servo is turned on, a robot with a large reduction ratio has the drawback that it is too much of a burden for the operator to operate the robot directly.
また、電源を切らずにサーボをオン状態でロボットを手
で操作する場合、手を離した時のロボットの現在位置保
持制御と、手で操作するティーチング時の制御との切換
えが困難であった。In addition, when operating the robot by hand with the servos on without turning off the power, it was difficult to switch between control to hold the robot's current position when the hand was released and control during teaching when operating by hand. .
本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、ティー
チング時には操作者を支援するようにロボットを駆動さ
せるトルクの大きさを制御し、手を離した時はロボット
の現在位置保持制御を行うロボットティーチング時の操
作者支援制御方式を提供しようとするものである。The present invention was made for the purpose of solving the above-mentioned problems, and is a robot teaching method that controls the magnitude of the torque that drives the robot to support the operator during teaching, and controls the robot to maintain its current position when the hand is released. The aim is to provide an operator-supported control system for various situations.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
前記した課題を解決するために本発明は、ロボットティ
ーチング時にロボットを駆動させるトルクの大きさを制
御して操作者を支援する操作者支援制御方式において、
ロボットの位置偏差、速度、加速度等の動作状態情報を
入力値とし、前記動作状態情報に応じたロボット駆動用
のトルク計算式を準備して、前記トルク計算式に基づき
前記動作状態情報に対し所定の制御則に従ってファジィ
推論を行うファジィ推論演算部を備え、前記ファジィ推
論演算部で得られた演算結果に基づいて前記ロボットを
駆動させるトルクの大きさを制御する構成とした。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides operator support control that supports the operator by controlling the magnitude of the torque that drives the robot during robot teaching. In the method,
Using operating state information such as positional deviation, speed, and acceleration of the robot as an input value, preparing a torque calculation formula for driving the robot according to the operating state information, and calculating a predetermined value for the operating state information based on the torque calculation formula. The present invention includes a fuzzy inference calculation unit that performs fuzzy inference according to the control law, and controls the magnitude of the torque for driving the robot based on the calculation result obtained by the fuzzy inference calculation unit.
（作用）
本発明によれば、ロボットの動作状態情報（例えば、ロ
ボットの位置偏差、速度、加速度等）に対し所定の制御
規則に従ってファジィ推論演算を行うことによって、ロ
ボッＩ・を駆動させる最適トルク値を求め、ロボットテ
ィーチング時に操作者がロボットを手で操作している時
と、手を離している時のロボットの制御を良好に行おう
とするものである。(Operation) According to the present invention, the optimal torque for driving the robot I is determined by performing fuzzy inference calculations on robot operating state information (for example, position deviation, velocity, acceleration, etc. of the robot) according to predetermined control rules. The objective is to find the value and control the robot well when the operator is operating the robot with his hands and when the operator is not using his hands during robot teaching.
（実施例）
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。(Example) Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the illustrated example.
第１図は本発明に係るロボットティーチング時の操作者
支援制御方式を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an operator support control system during robot teaching according to the present invention.
この図に示すように、１はファジィ推論演算部、２はロ
ボットである。ファジィ推論演算部１には、ロボット２
の動作状態情報としてロボット２の停止位置θｒと現在
位置θとの位置偏差ε（＝θ−θｒ）と、演算部３，４
によりロボット２の現在位置θから得られる速度に、加
速度εとが入力される。ロボット２の停止位置θｒと現
在位置θは、エンコーダ等でロボット２の関節角を測定
することによって求められる。ファジィ推論演算部１は
入力される位置偏差ε、速度る。加速度に°に対し、表
１に示した１から２７までの制御規則に従ってファジィ
推論演算を行い、ロボット２を駆動させるトルクの大き
さを求める。表１に示したε（位置偏位）、ル（速度）
、ト（加速度）に対する制御則において、Ｍ （Ｍｉｎ
ｕｓ） 、 Ｚ （Ｚｅｒｏ ） 、 Ｐ（Ｐｌｕｓ）
はそれぞれ負、０．正を表わすファジィ変数である。ま
た、表２は表１の制御規則１〜２７にそれぞれ対応する
トルク計算式τｉである。As shown in this figure, 1 is a fuzzy inference calculation unit, and 2 is a robot. The fuzzy inference calculation unit 1 includes a robot 2
As the operation state information, the position deviation ε (=θ−θr) between the stop position θr and the current position θ of the robot 2, and the calculation units 3 and 4
Accordingly, the acceleration ε is input to the velocity obtained from the current position θ of the robot 2. The stop position θr and the current position θ of the robot 2 are determined by measuring the joint angles of the robot 2 using an encoder or the like. The fuzzy inference calculation unit 1 receives input position deviation ε and velocity. Fuzzy inference calculations are performed on the acceleration in accordance with the control rules 1 to 27 shown in Table 1 to determine the magnitude of the torque that drives the robot 2. ε (position deviation) and le (velocity) shown in Table 1
, M (Min
us), Z (Zero), P (Plus)
are respectively negative and 0. It is a fuzzy variable that represents positive. Further, Table 2 shows torque calculation formulas τi corresponding to control rules 1 to 27 in Table 1, respectively.
表２において、τＱは重力補償トルク、τｑは操作者支
援トルク、Ｇはゲインである。In Table 2, τQ is gravity compensation torque, τq is operator support torque, and G is gain.
（以下余白）
表１
表２
二二で、ファジィ推論演算部１のファジィ集合（即ち、
メンバーシップ関数）による制御則について説明する。(Left below) Table 1 Table 2 In 22, the fuzzy set of the fuzzy inference calculation unit 1 (i.e.,
The control law based on membership function) will be explained.
第３図は、ファジィ変数Ｍ、Ｚ、Ｐの位置偏差ε、速度
る。加速度どに対するメンバーシップ関数ｈＭ（・）、
ｈＺ（・）、ｈＰ（・）の−例を示す図である。ただし
、 ・”は位置偏差ε、速度＆、加速度こ°を嚢わし
ている。FIG. 3 shows the position deviation ε and velocity of fuzzy variables M, Z, and P. Membership function hM(・) for acceleration
It is a figure which shows the example of hZ(*) and hP(*). However, ・” covers the position deviation ε, velocity & acceleration.
表１．２に基づいてファジィ推論演算部１の制御則は、
：ｆ−ｔｈｅｎ形式で表わされる。つまり、入力が位置
偏差εｉ、速度る１、加速度ど１であった場合、制御則
のｉ番目は、
ｉｆ（Ｃｉ ＝Ａｉ 、 ２ｉ ＝Ｂｉ 、 ｅ＝ｃｉ
）ｔｈｅｎ（τ＝τ１）
で表わされる。ただし、Ａｉ 、Ｂｉ 、Ｃｉはそれぞ
れＣｉ 、Ｍｉ 、ｅｉのファジィ状態を表わすファジ
ィ変数で、τはトルク、Ｔｉはｉ番目における制御則の
トルク計算式である。Based on Table 1.2, the control law of the fuzzy inference calculation unit 1 is:
:f-then format. In other words, if the inputs are position deviation εi, speed 1, and acceleration 1, the i-th control law is if (Ci = Ai, 2i = Bi, e = ci
)then(τ=τ1). However, Ai, Bi, and Ci are fuzzy variables representing the fuzzy states of Ci, Mi, and ei, respectively, τ is the torque, and Ti is the torque calculation formula of the i-th control law.
そして、この時表１に示した各制御則の適合度Ｗｉは次
式で求められる。At this time, the suitability Wi of each control law shown in Table 1 is determined by the following equation.
ｗｉ＝ｈＡｉ（Ｃｉ ）△ｈＢｉ（Ｃｉ ）△（ｈＣｉ
（Ｍｉ ））・・・（１）ただし、ｈＡｉ、ｈＢｉ
、ｈＣｉはそれぞれファジィ変数Ａ１に対するメンバー
シップ関数であり、△は例えば最小値をとる演算である
。（１）式で求められる適合度Ｗｉからｉ番目の制御則
に対するトルクＴｉは、
Ｔｉ ＝Ｗｉ Ｘτ１ ・・・（２
）となる。従って、入力が位置偏差εｉ、速度ルｉ加速
度２ｉである時の表１に示した制御則（１〜２７）を用
いたファジィ推論による出力トルクＴは、
で求められる。wi=hAi(Ci)△hBi(Ci)△(hCi
(Mi))...(1) However, hAi, hBi
, hCi are membership functions for the fuzzy variable A1, and Δ is, for example, an operation that takes the minimum value. The torque Ti for the i-th control law from the fitness Wi determined by equation (1) is Ti = Wi Xτ1 (2
). Therefore, the output torque T by fuzzy reasoning using the control laws (1 to 27) shown in Table 1 when the inputs are positional deviation εi, velocity i and acceleration 2i is obtained as follows.
ここで、表１に示した各制御則（１〜２７）におけるト
ルクの大きさを順に説明する。Here, the magnitude of torque in each control law (1 to 27) shown in Table 1 will be explained in order.
＜ａ＞ 制御則１，２
位置偏差ε、速度には負であり、加速度ｉが負及び０な
ので、操作者がロボット２を手で負側に動かしていると
考えられる。よって、重力補償トルクτｇから適当な操
作者支援トルクτ０を差し引いたトルクを出力し、操作
者の操作を支援する。<a> Control Laws 1 and 2 Since the position deviation ε and the speed are negative, and the acceleration i is negative and 0, it is considered that the operator manually moves the robot 2 to the negative side. Therefore, a torque obtained by subtracting an appropriate operator support torque τ0 from the gravity compensation torque τg is output to support the operator's operation.
（ｂ） 制御則３
位置偏差ε、速度るは負であるが加速度どが一正である
ので、操作者が負側に動いているロボット２を止めよう
としていると考えられる。よって、操作者支援トルクを
差し引かずに重力補償トルクτｇのみを出力する。(b) Control Law 3 Since the position deviation ε and the speed are negative, but the acceleration is positive, it is considered that the operator is trying to stop the robot 2 which is moving in the negative direction. Therefore, only the gravity compensation torque τg is output without subtracting the operator support torque.
（Ｃ） 制御則４，５．６
位置偏差εが負、速度みが０なので、加速度ｉに関係な
く負側のある位置にロボット２を位置決めしようとして
いると考えられる。よって、重力補償トルクτｇのみを
出力する。(C) Control Law 4, 5.6 Since the position deviation ε is negative and the velocity is 0, it is considered that the robot 2 is trying to be positioned at a certain position on the negative side regardless of the acceleration i. Therefore, only the gravity compensation torque τg is output.
（ｄ） 制御則７，８
位置偏差εが負、速度るが正であるが速度ｉが負及び０
であるので、ロボット２の位置決めの途中であると考え
られる。よって、重力補償トルクτσのみを出力する。(d) Control Laws 7 and 8 Position deviation ε is negative, speed is positive, but speed i is negative and 0
Therefore, it is considered that the robot 2 is in the middle of positioning. Therefore, only the gravity compensation torque τσ is output.
であるので、操作者はロボット２を正側に動かそうとし
ていると考えられる。よって、重力補償トルクτｇに適
当な操作者支援トルクτ０を加えたトルクを出力する。Therefore, it is considered that the operator is trying to move the robot 2 to the positive side. Therefore, a torque obtained by adding an appropriate operator support torque τ0 to the gravity compensation torque τg is output.
（ｆ） 制御則 １０
位置偏差εは０であるが速度ａ、加速度ｉが負であるの
で、操作者はロボット２を負側に動かそうとしていると
考えられる。よって、重力補償トルクτｇから適当な操
作者支援トルクτ０を差し引いたトルクを出力する。(f) Control Law 10 Since the positional deviation ε is 0, but the velocity a and the acceleration i are negative, it is considered that the operator is trying to move the robot 2 in the negative direction. Therefore, a torque obtained by subtracting an appropriate operator support torque τ0 from the gravity compensation torque τg is output.
（（Ｊ ） 制御則 １１〜１７
位置偏差εが０で速度る。加速度どが同方向でないので
、操作者がロボット２を動かしていないと考えられる。((J) Control Laws 11 to 17 When the positional deviation ε is 0, the robot 2 has a velocity. Since the accelerations are not in the same direction, it is considered that the operator is not moving the robot 2.
よって、重力補償トルクτｑにロボット停止目標位置θ
ｒに対する比例制御（ゲインＧ）を加えたトルクを出力
する。Therefore, the robot stop target position θ is determined by the gravity compensation torque τq.
Outputs torque obtained by adding proportional control (gain G) to r.
（ｈ ） 制御則 １８
位置偏差εはＯであるが速度る。加速度どが共に正であ
るので、操作者はロボット２を正側に動かそうとしてい
ると考えられる。よって、重力補償トルクτｇに適当な
操作者支援トルクτ０を加えたトルクを出力する。(h) Control law 18 The position deviation ε is O, but the speed is low. Since both accelerations are positive, it is considered that the operator is trying to move the robot 2 in the positive direction. Therefore, a torque obtained by adding an appropriate operator support torque τ0 to the gravity compensation torque τg is output.
（ｉ） 制御則 １９
位置偏差εが正であるが速度２．加速度どが共に負であ
るので、操作者はロボット２を負側に動かそうとしてい
ると考えられる。よって、重力補償トルクτＱから適当
な操作者支援トルクτ０を差し引いたトルクを出力する
。(i) Control law 19 Position deviation ε is positive but speed is 2. Since both accelerations are negative, it is considered that the operator is trying to move the robot 2 in the negative direction. Therefore, a torque obtained by subtracting an appropriate operator support torque τ0 from the gravity compensation torque τQ is output.
（ｊ ＞ 制御則 ２０，２１
位置偏差εが正、速度εが負であるが加速度ｉが０及び
正であるので、ロボット２の位置決めの途中であると考
えられる。よって、重力補償トルクτＱのみを出力する
。(j > Control law 20, 21 The position deviation ε is positive, the speed ε is negative, but the acceleration i is 0 and positive, so it is considered that the robot 2 is in the middle of positioning. Therefore, only the gravity compensation torque τQ Output.
（ｋ ） 制御則２２．２３．２４
位置偏差εが正、速度るが０なので、加速度ニに関係な
く正側のある位置にロボット２を位置決めしようとして
いると考えられる。よって、重力補償トルクτｇのみを
出力する。(k) Control law 22.23.24 Since the positional deviation ε is positive and the speed ρ is 0, it is considered that the robot 2 is trying to be positioned at a certain position on the positive side regardless of the acceleration d. Therefore, only the gravity compensation torque τg is output.
（愛） 制御則 ２５
位置偏差ε、速度るは正であるが加速度ｉが負であるの
で、操作者が正側に動いているロボット２を止めようと
していると考えられる。よって、操作者支援トルクを加
えずに重力補償トルクτｑのみを出力する。(Ai) Control Law 25 Since the position deviation ε and the speed ru are positive, but the acceleration i is negative, it is thought that the operator is trying to stop the robot 2, which is moving in the positive direction. Therefore, only the gravity compensation torque τq is output without adding the operator support torque.
（ｍ ＞ 制御則 ２６，２７
位置偏差ε、速度みは正であるが加速度ｉが０及び正な
ので、操作者がロボット２を手で正側に動かしていると
考えられる。よって、重力補償トルクτＱに適当な操作
者支援トルクτ０を加えたトルクを出力する。(m > Control law 26, 27 Position deviation ε and speed are positive, but acceleration i is 0 and positive, so it is considered that the operator is manually moving the robot 2 to the positive side. Therefore, the gravity compensation torque A torque obtained by adding an appropriate operator support torque τ0 to τQ is output.
このように、ロボットティーチング時に、ロボット２の
位置偏差ε、速度る。加速度ｉを入力値とし、位置偏差
ε、速度み、加速度どのファジィ変数に応じたトルク計
算式に基づいて、入力される位置偏差ε、速度ε、加速
度ｉに対してファジィ推論を行うことによって、最適な
トルク値が出力される。そして、このトルク値に応じて
ロボット２は、ドライバ（不図示）を通して駆動される
。In this way, during robot teaching, the position deviation ε and the speed of the robot 2 are determined. By using acceleration i as an input value and performing fuzzy inference on the input position deviation ε, speed ε, and acceleration i based on a torque calculation formula according to fuzzy variables such as position deviation ε, speed ε, and acceleration, The optimum torque value is output. The robot 2 is then driven through a driver (not shown) in accordance with this torque value.
また、前記した実施例ではファジィ推論演算部１に入力
されるロボット２の動作状態情報として、ロボット２の
位置偏差εと、位置偏差εから得られる速度み、加速度
どの状態を用いたが、これら以外にもロボット２を駆動
するモータの負荷電流値や、ファジィ推論演算部１から
出力されるトルク値をフィードバックして用いても良い
。In addition, in the above embodiment, the position deviation ε of the robot 2 and the speed and acceleration obtained from the position deviation ε are used as the operating state information of the robot 2 inputted to the fuzzy inference calculation unit 1. In addition, the load current value of the motor that drives the robot 2 or the torque value output from the fuzzy inference calculation unit 1 may be fed back and used.
［発明の効果］
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
によれば、ロボットを駆動させる最適なトルク値をファ
ジィ推論で求めることにより、ロボットティーチング時
に操作者がロボットを手で操作している時には、操作者
を支援するようなトルクをロボットに出力し、操作者が
ロボットから手を離している時には、現在位置を保持す
るようなトルクをロボットに出力するので、操作者がロ
ボットを手で操作している時と、そうでない時のロボッ
トの制御を良好に行うことができる。[Effects of the Invention] As described above in detail based on the embodiments, according to the present invention, the optimal torque value for driving the robot is determined by fuzzy inference, so that the operator can manually operate the robot during robot teaching. When the operator is operating the robot, torque is output to the robot to support the operator, and when the operator is taking his/her hands off the robot, torque is output to the robot to maintain the current position. The robot can be well controlled both when the robot is being operated by hand and when it is not.
第１図は、本発明に係るロボットティーチング時の操作
者支援制御方式を示すブロック図、第２
図は、
ε
コ、トに対するメンバーシップ関数を
示す図である。
１・・・ファジィ推論演算部
２・・・ロボット
代理人ブ↑埋士三 好 イ呆 男
第１図
第２図FIG. 1 is a block diagram showing an operator support control method during robot teaching according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing membership functions for ε and . 1...Fuzzy inference calculation unit 2...Robot agent ↑Mitsumi Yoshi I'm dumb Figure 1 Figure 2
Claims (2)
トルクの大きさを制御して操作者を支援する操作者支援
制御方式において、ロボットの動作状態情報を入力値と
し、前記動作状態情報に応じたロボット駆動用のトルク
計算式を準備して、前記トルク計算式に基づき前記動作
状態情報に対し所定の制御則に従ってファジィ推論を行
うファジィ推論演算部を備え、前記ファジィ推論演算部
で得られた演算結果に基づいて前記ロボットを駆動させ
るトルクの大きさを制御することを特徴とするロボット
ティーチング時の操作者支援制御方式。(1) In an operator support control method that supports the operator by controlling the magnitude of the torque that drives the robot during robot teaching, the operating state information of the robot is used as an input value, and the robot is driven according to the operating state information. a fuzzy inference calculation unit that prepares a torque calculation formula and performs fuzzy inference on the operating state information according to a predetermined control law based on the torque calculation formula, and based on the calculation result obtained by the fuzzy inference calculation unit An operator support control method during robot teaching, characterized in that the magnitude of the torque for driving the robot is controlled by the robot.
、加速度の状態を用いることを特徴とする請求項１記載
のロボットティーチング時の操作者支援制御方式。(2) The operator support control system during robot teaching according to claim 1, characterized in that the operating state information uses the positional deviation, velocity, and acceleration states of the robot.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20824488A JPH0258107A (en) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | Operator support/control system at the time of teaching robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20824488A JPH0258107A (en) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | Operator support/control system at the time of teaching robot |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0258107A true JPH0258107A (en) | 1990-02-27 |
Family
ID=16553039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20824488A Pending JPH0258107A (en) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | Operator support/control system at the time of teaching robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0258107A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0871969A (en) * | 1994-09-02 | 1996-03-19 | Fanuc Ltd | Method of telling position of robot |
| WO2016158218A1 (en) * | 2015-03-31 | 2016-10-06 | Dmg森精機株式会社 | Workpiece loader device |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP20824488A patent/JPH0258107A/en active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2016190306A (en) * | 2015-03-31 | 2016-11-10 | Dmg森精機株式会社 | Work loader device |
| CN107428005A (en) * | 2015-03-31 | 2017-12-01 | 德马吉森精机株式会社 | Workpiece loading attachment |
| US10300572B2 (en) | 2015-03-31 | 2019-05-28 | Dmg Mori Co., Ltd. | Workpiece loader device |
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