JPS6254302A - Robot controller - Google Patents
Robot controllerInfo
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- JPS6254302A JPS6254302A JP19323385A JP19323385A JPS6254302A JP S6254302 A JPS6254302 A JP S6254302A JP 19323385 A JP19323385 A JP 19323385A JP 19323385 A JP19323385 A JP 19323385A JP S6254302 A JPS6254302 A JP S6254302A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明はロボットの制御装置に関し、特に垂直多関節
型ロボットのダイレクトティーチを可能にする制御装置
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a robot control device, and more particularly to a control device that enables direct teaching of a vertically articulated robot.
近年、各種の産業゛用ロボットが工場の製造ラインで使
用されるようになり、溶接、塗装９組立等の各種の作業
をロボットに行なわせるようになってきている。In recent years, various industrial robots have come to be used on factory production lines, and robots have come to perform various tasks such as welding, painting, and assembly.
ところで、ロボットに一定の作業を行なわせるには、予
めその作業に必要な全ての動作をプログラムして記憶さ
せておくか、あるいは実際の作業に合せてロボットを動
かしてその動作を記憶させるティーチングを行なう必要
がある。By the way, in order for a robot to perform a certain task, it is necessary to program and memorize all the movements necessary for the task in advance, or to teach the robot to move according to the actual task and memorize the movements. It is necessary to do it.
一般には１作業内容の変更にも直ちに対応できるように
、ティーチングによって動作を記憶させる方法が多〈実
施されており、その場合、ティーチングボックスの操作
によって駆動モータによってロボットの各可動部を駆動
して所望の動作を行なわせる方法もあるが、ロボットの
可動部を人力で直接所望の位置へ動かしてティーチング
を行なうダイレクトティーチが最も簡便である。In general, in order to be able to immediately respond to changes in the content of a single task, there are many methods of memorizing movements through teaching. Although there are methods for making the robot perform a desired action, the simplest method is direct teaching, in which teaching is performed by directly moving the movable part of the robot to the desired position manually.
第７図は、塗装用ダイレクトティーチロボットの例を示
す。FIG. 7 shows an example of a direct teaching robot for painting.
このロボットは、油圧駆動部Ａとそれによって駆動され
るメインアームＢとその先端部に取付けた治具Ｃとから
なり、メインアームＢと冶具Ｃは。This robot consists of a hydraulic drive section A, a main arm B driven by the hydraulic drive section A, and a jig C attached to its tip.
人力で可動なように極力軽く造られており、メインアー
ムＢは空気圧と重心位置の適正化によって重力バランス
を保っている。It is made as light as possible so that it can be moved by human power, and the main arm B maintains gravity balance through air pressure and optimization of the center of gravity.
したがって１作業者が直接このロボットのメインアーム
Ｂ及び冶具Ｃを手で動かして、順次各作業ポイントに位
置決めし、その各位置を記憶させてティーチングを行な
うことができる。Therefore, one worker can directly move the main arm B and jig C of this robot by hand, sequentially position the robot at each work point, memorize each position, and perform teaching.
しかしながら、このような従来のダイレクトティーチロ
ボットは、ロボットの機構自体がダイレクトティーチ用
に軽く造られ、且つ機械的に重力バランスをとる構造に
なっていた。このため、可搬重量が制限されるのみなら
ず、ア、−ムの構造が複雑になってしまうという問題点
があった。However, in such conventional direct teaching robots, the robot mechanism itself is lightweight for direct teaching, and has a structure that mechanically balances gravity. For this reason, there were problems in that not only the payload was limited, but also the structure of the arm became complicated.
一方、ダイレクトティーチ用に設計されていない一般の
ロボット、特に垂直関節を有するロボットでは、常にそ
の可動部（アーム）の重力負荷が加わっているため、そ
れに抗して人力によって可動部を所望の位置へ動かして
テーチングを行なうことは不可能であった。On the other hand, in general robots that are not designed for direct teaching, especially robots with vertical joints, the moving part (arm) is always subject to gravity load, so the moving part is manually moved to the desired position against this load. It was impossible to move the robot and teach.
この発明は、このような問題点を解決して、ダイレクト
ティーチ用に設計されていないロボット。This invention solves these problems and provides a robot that is not designed for direct teaching.
特に垂直関節を有するロボットでも容易にダイレクトテ
ィーチを行なえるように、することを目的とする。In particular, the purpose is to allow robots with vertical joints to easily perform direct teaching.
そのためこの発明は、速度指令値とロボットの可動部の
速度検出系からの速度フィードバック値との偏差に基づ
く指令値に応じてロボットの各可動部を駆動するモータ
の駆動電流を制御するロボットの制御装置において１次
の（ａ）〜（ｄ）を備えることによりダイレフ（・ティ
ーチを容易に行なえるようにしたものである。Therefore, the present invention provides robot control that controls the drive current of the motor that drives each movable part of the robot according to a command value based on the deviation between the speed command value and the speed feedback value from the speed detection system of the robot's movable part. By providing the primary elements (a) to (d) in the device, it is possible to easily carry out die reflex (teaching).
（ａ）ロボットの姿勢に応じてその各可動部の垂直関節
軸に加わる重力のモーメントを算出し、そのモーメント
に・抗し得る軸トルクを上記モータに発生させるための
重力補償指令値を出力する重力バランス補償回路
（ｂ）上記各モータの駆動電流を上記偏差に基づく指令
値によって制御するプレイバック制御状態と上記重力補
償指令値によって制御する自己保持制御状態とを切換え
る制御切換手段
（ｃ）上記ロボットの各可動部の現在位置を検出する現
在位置検出手段
（ｄ）ティーチング時に前記現在位置検出手段によって
検出される各ティーチングポイントの位置データを記憶
するメモリ
〔作 用〕
制御切換手段によって自己保持制御状態に切換えると、
ロボットの各可動部（アーム等）を駆動するモータの駆
動電流が重力バランス補償回路からの重力補償指令値に
よって制御され、各可動部が重力バランスをとって姿勢
を保持し、外力によって軽く動かせる状態になる。(a) Calculate the moment of gravity applied to the vertical joint axes of each movable part according to the robot's posture, and output a gravity compensation command value for causing the motor to generate an axis torque capable of resisting the moment. Gravity balance compensation circuit (b) Control switching means for switching between a playback control state in which the drive current of each of the motors is controlled by a command value based on the deviation and a self-holding control state in which the drive current of each motor is controlled by the gravity compensation command value (c) The above. Current position detection means for detecting the current position of each movable part of the robot (d) Memory for storing position data of each teaching point detected by the current position detection means during teaching [Operation] Self-holding control by control switching means When you switch to the state,
A state in which the drive current of the motors that drive each movable part (arm, etc.) of the robot is controlled by the gravity compensation command value from the gravity balance compensation circuit, and each movable part maintains its posture with gravity balance and can be easily moved by external force. become.
したがって、この状態でロボットの可動部を人力で直接
、動かして各作業ポイントへ位置決めし、その時現在位
置検出手段によって検出される位置データをメモリに順
次記憶させること＆；よってダイレクトティーチを行な
うことができる。Therefore, in this state, it is possible to manually move the movable parts of the robot to position each work point, and then sequentially store the position data detected by the current position detection means in the memory &; thus, direct teaching can be performed. can.
以下、この発明の実施例を添付図面を参照しながら説明
する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
先ず、第２図を参照してこの実施例に使用するロボット
の構成について説明する。First, the configuration of the robot used in this embodiment will be explained with reference to FIG.
１は垂直多関節型ロボットであり、図示しない台座上に
固定された基部２に垂直に立設した腰軸３と、この腰軸
に対して直角に固定された肘軸を兼ねたモータ４に連結
された第１アーム（上腕）・ ５と、この第１アームの
先端部に対軸６によって回転自在に連結された第２アー
ム（下腕）７と。Reference numeral 1 denotes a vertically articulated robot, which has a waist shaft 3 that stands vertically on a base 2 fixed on a pedestal (not shown), and a motor 4 that also serves as an elbow shaft that is fixed at right angles to the waist shaft. A connected first arm (upper arm) 5, and a second arm (lower arm) 7 rotatably connected to the tip of the first arm by a pair of shafts 6.
この第２アーム７の先端部に手首軸８によって回動自在
に連結された工具取付部Ｓから成る。これを模式的に示
すと第３図のよう、になる。The second arm 7 includes a tool mounting portion S rotatably connected to the distal end thereof by a wrist shaft 8. This is schematically shown in Figure 3.
腰軸３は、モータ１０によって水平面内で矢示Ａ方向に
回転される水平関節軸である。The waist shaft 3 is a horizontal joint shaft that is rotated in the direction of arrow A in a horizontal plane by the motor 10.
第１アーム５は、モータ４によって矢示Ｂ方向に、第２
アーム７はモータ１１によって矢示Ｃ方向に、工具取付
部Ｓは第２アーム７に内蔵された図示しないモータによ
って矢示り方向にそれぞれ垂直面内で回動し−これらを
連結する肘軸と対軸６及び手首軸８が垂直関節軸である
。The first arm 5 is moved in the direction of arrow B by the motor 4 to the second arm 5.
The arm 7 is rotated within a vertical plane in the direction of arrow C by a motor 11, and the tool attachment part S is rotated in the direction of the arrow by a motor (not shown) built in the second arm 7, respectively, in a vertical plane. Opposite axis 6 and wrist axis 8 are vertical joint axes.
なお、モータ４，１０．１１及び工具取付部日を回動さ
せる図示しない手首軸駆動モータは、いずれもＤＣサー
ボモータを使用する。そして、これらの各モータの駆動
力を伝達する減速機としては、逆伝達効率の比１咬的高
いものを使用する。Incidentally, the motors 4, 10, 11 and the wrist shaft drive motor (not shown) for rotating the tool mounting portion each use a DC servo motor. As the reducer for transmitting the driving force of each of these motors, a reducer with significantly higher reverse transmission efficiency is used.
また、これらの各モータの出力軸には、その回転速度を
検出するためのタコジェネレータ及び回転角度を検出す
るためのポテンショメータがそれぞれ取付けられている
。Further, a tacho generator for detecting the rotation speed and a potentiometer for detecting the rotation angle are attached to the output shaft of each of these motors.
工具取付部９には、作業に必要な溶接電極、スプレーノ
ズル、ナツトランナ等の各種工具を取付けて使用する。The tool attachment portion 9 is used to attach various tools necessary for the work, such as a welding electrode, a spray nozzle, and a nut runner.
なお、第１アーム５．第２アーム７、及び工具取付部９
の各重心○Ｉ＋０２＋０３にはそれぞれの自重による重
力ＶＶ’＋ ＋ Ｗ２ ｒ Ｗ３が作用している。Note that the first arm 5. Second arm 7 and tool attachment part 9
Gravity VV'+ + W2 r W3 due to its own weight acts on each center of gravity ○I+02+03.
次に、第１図によって、第２図に示したロボット１を制
御する制御装置の実施例を説明する。Next, with reference to FIG. 1, an embodiment of a control device for controlling the robot 1 shown in FIG. 2 will be described.
第１図において、２０はマイクロコンピュータ等を用い
た中央処理部であり、ロボット１の全般的な制御を司っ
ている。In FIG. 1, 20 is a central processing unit using a microcomputer or the like, and is in charge of overall control of the robot 1.
すなわち、位置指令レジスタ２１２位置制御部２２、速
度制御部２３．及び電流制御部２４等によって構成され
た第１アーム５を回動させる肘軸を駆動するモータ４用
のサーボ制御部と、このサーボ制御部と全く同様に、位
置指令レジスタ３１゜位置制御部３２．速度制御部３３
．及び電流制御部３４等によって構成された第２アーム
７を回動させる対軸６を駆動するモータ１１用のサーボ
制御部と、図示を省略したが、やはりこれらのサーボ制
御部と同様に構成された腰軸駆動モータ１０用のサーボ
制御部及び手首軸駆動モータ用のサーボ制御部をそれぞ
れ制御する。That is, the position command register 212, the position control section 22, the speed control section 23. and a servo control unit for the motor 4 that drives the elbow shaft that rotates the first arm 5, which is configured by a current control unit 24 and the like; ．． Speed control section 33
．． and a servo control unit for the motor 11 that drives the paired shaft 6 that rotates the second arm 7, which is configured by a current control unit 34, etc., and although not shown, it is also configured similarly to these servo control units. A servo control section for the waist shaft drive motor 10 and a servo control section for the wrist shaft drive motor are respectively controlled.
また、この中央処理部には、ティーチング用の各種キー
を６’ｆｆえたティーチングボックス１８を接続でき、
このティーチングボックス１８からの指令によりティー
チングが行なわれた時に、各ティーチングポイントにお
ける各可動部の位置データを記憶するティーチング用メ
モリ１日を内蔵している。Additionally, a teaching box 18 equipped with 6'ff of various keys for teaching can be connected to this central processing section.
A teaching memory for storing position data of each movable part at each teaching point when teaching is performed according to a command from the teaching box 18 is built-in.
次に、モータ４用のサーボ制御部において、位置レジス
タ２１には、中央処理部２０がらの第１アーム５の目標
位置指令値が逐次更新されながら書き込まれる。Next, in the servo control section for the motor 4, the target position command value of the first arm 5 from the central processing section 20 is written into the position register 21 while being updated one after another.
位置制御部２２は、位置指令レジスタ２１に書き込まれ
ている第１アーム５の目標位置指令値と、モータ４の出
力軸に取付けられているポテンショメータ２７からの位
置フィードバック信号（電圧）をＡ／Ｄ変換器２８によ
ってデジタル値に変換した値、すなわち第１アーム５の
現在位置値（第３図の角度ＯＬに相当する）との偏差に
基づく速度指令値Ｓａを出力すると共に、目標位置指令
値と現在位置値とが一致して位置決めが完了する毎にそ
れを中央処理部２０に知らせ、中央処理部２０はそれに
よって次に目標位置指令値を出力するタイミングを測っ
ている。The position control unit 22 converts the target position command value of the first arm 5 written in the position command register 21 and the position feedback signal (voltage) from the potentiometer 27 attached to the output shaft of the motor 4 into an A/D converter. It outputs a speed command value Sa based on the deviation from the value converted into a digital value by the converter 28, that is, the current position value of the first arm 5 (corresponding to the angle OL in FIG. Each time the current position value matches and positioning is completed, this is notified to the central processing unit 20, and the central processing unit 20 uses this to determine the next timing to output the target position command value.
速度制御部２３は、位置制御部２２からの速度指令値Ｓ
ａと、モータ４の出力軸に取付けられたタコジェネレー
タ２日からの速度フィードバック値Ｆａとの偏差に基づ
く電流指令値Ｓｌを出力する。The speed control unit 23 receives the speed command value S from the position control unit 22.
A current command value Sl is output based on the deviation between a and a speed feedback value Fa from the tachogenerator 2 installed on the output shaft of the motor 4.
この電流指令値Ｓ１が切換スイッチ２日を介して電流制
御部２４へ入力すると、電流制御部２４はモータ４に流
れる駆動電流を検出する電流検出器２５からの電流フィ
ードバック値との偏差に基づく駆動電流をモータ４に流
す。When this current command value S1 is input to the current control unit 24 via the changeover switch 2, the current control unit 24 drives the motor 4 based on the deviation from the current feedback value from the current detector 25 that detects the drive current flowing through the motor 4. A current is applied to the motor 4.
したがって、これらの位置指令レジスタ２１゜位置制御
部２２．速度制御部２３．及び電流制御部２４等からな
るモータ４用のサーボ制御部は、切換スイッチ２日の可
動接片Ｃが固定接点す側に切換わって、速度制御部２３
から出力される電流指令値Ｓ！を電流制御部２４へ入力
させている時には、中央処理部２０からの目標位置指令
値に基づいてモータ４を駆動して、第１アーム５をプレ
イバック制御（位置決め制御）することができる。Therefore, these position command registers 21.degree. position control section 22. Speed control section 23. In the servo control unit for the motor 4, which includes the current control unit 24 and the like, the movable contact C on the changeover switch 2 is switched to the fixed contact side, and the speed control unit 23
Current command value S! When input to the current control unit 24, the motor 4 can be driven based on the target position command value from the central processing unit 20 to perform playback control (positioning control) of the first arm 5.
第２アーム７を駆動するモータ１１用のサーボ制御部を
構成する各部３１〜３８も、上述したモータ４用のサー
ボ制御部を構成する各部２１〜２８と全く同様に機能し
、やはり切換スイッチ３日の可動接片Ｃが固定接点す側
に切換ねって、速度制御部３３から速度指令値ｓｂと速
度フィードバック値Ｆｂとの偏差に基づいて出力される
電流指令値Ｓ２を電流制御部３４へ入力させている時に
は、中央処理部２０からの目標位置指令値に基づいてモ
ータ１１を駆動して、第２アーム７をプレイバック制御
することができる。The sections 31 to 38 that constitute the servo control section for the motor 11 that drives the second arm 7 also function in exactly the same way as the sections 21 to 28 that constitute the servo control section for the motor 4 described above. The movable contact C is switched to the fixed contact side, and the current command value S2 outputted from the speed control section 33 based on the deviation between the speed command value sb and the speed feedback value Fb is inputted to the current control section 34. At this time, the motor 11 can be driven based on the target position command value from the central processing section 20 to perform playback control of the second arm 7.
さらに、原軸３を回転駆動するモータ１０用及び手首軸
駆動モータ用の各サーボ制御部も、同様に機能し・て夫
々各モータを駆動し、原軸３及びハンドＳをプレイバッ
ク制御することができる。Furthermore, the servo control units for the motor 10 that rotationally drives the original shaft 3 and the wrist shaft drive motor function in the same manner, drive each motor, respectively, and perform playback control of the original shaft 3 and the hand S. I can do it.
切換スイッチ２日と３９は、連動して作動する手動スイ
ッチ又はリレースイツ１チであ、す、上述のプレイバッ
ク制御状態から図示のように各可動接片Ｃが固定接点ａ
側に切換えられると、後述する重力バランス補償回路４
０から出力される重力補償指令値Ｃ３，、ｃｓ２のみを
それぞれ電流制御部２４．３４へ入力させるようになる
。Changeover switches 2 and 39 are manual switches or relay switches that operate in conjunction with each other. From the playback control state described above, each movable contact piece C changes to fixed contact a as shown in the figure.
When switched to the side, the gravity balance compensation circuit 4 described later
Only the gravity compensation command values C3, cs2 output from 0 are input to the current control units 24 and 34, respectively.
それにより、各電流制御部２４．３４は、各モータ４，
１１にそれぞれ軸４，６に加わる重力のモーメントに抗
する軸トルクを発生させるための電流を流し、第１アー
ム５及び第２アーム７の重力バランスをとって姿勢を保
持する自己保持制御状態となる。Thereby, each current control unit 24.34 controls each motor 4,
A self-holding control state is established in which a current is applied to the shafts 11 to generate shaft torques that resist the moment of gravity applied to the shafts 4 and 6, respectively, and the gravity balance of the first arm 5 and the second arm 7 is maintained to maintain their posture. Become.
したがって、この切換スイッチ２９．３９がプレイバッ
ク制御状態と自己保持制御状態を切換える制御切換手段
である。Therefore, the changeover switches 29 and 39 are control switching means for switching between the playback control state and the self-holding control state.
なお、実際には図示しないモータ１０用のサーボ制御部
及び手首軸駆動モータ用サーボ制御部にも、切換スイッ
チ２９．３９と連動するスイッチが介挿され、自己保持
制御状態に切換ねった時には、各電流制御部の入力を例
えば零にしてモータをフリー状態にする。この場合、工
具取付部９は他の可動部の姿勢に係わらず、自重により
常に垂直下向きとなる。In addition, switches that operate in conjunction with the changeover switches 29 and 39 are actually inserted in the servo control unit for the motor 10 and the servo control unit for the wrist shaft drive motor (not shown), so that when the switch is not switched to the self-holding control state, The input of each current control section is set to zero, for example, to put the motor in a free state. In this case, the tool mounting part 9 always faces vertically downward due to its own weight, regardless of the posture of the other movable parts.
このようにすることによって、自己保持制御状態では、
ロボット１の各可動部が重力バランスをとって姿勢を保
ちながら、外力によって自由に動かせる力抜き状態にな
る。By doing this, in the self-holding control state,
Each movable part of the robot 1 is brought into a relaxed state where it can be freely moved by external force while maintaining its posture with gravity balance.
そして、ポテンショメータ２７とＡ／Ｄ変換器２８、及
びポテンショメータ３７とＡ／Ｄ変換器３８が、それぞ
れ第１アーム５及び第２アーム７の現在位置を検出する
現在位置検出手段であり。The potentiometer 27 and the A/D converter 28, and the potentiometer 37 and the A/D converter 38 are current position detection means for detecting the current positions of the first arm 5 and the second arm 7, respectively.
ティーチングポイントにおけるＡ／Ｄ変換器２８及び３
日からの位置データを中央処理部２０内のメモリ１日に
順次記憶させる。A/D converters 28 and 3 at the teaching point
The position data from 1st onwards are sequentially stored in the memory in the central processing unit 20 on 1st day.
なお、第２図の原軸３及び手首軸８にもそれぞれポテン
ショメータを取付けてあり、その出力信号をＡ／Ｄ変換
した各ティーチングポイントにおける位置データも、同
様にメモリ１日に記憶させる。Incidentally, potentiometers are also attached to the original shaft 3 and wrist shaft 8 in FIG. 2, respectively, and the position data at each teaching point obtained by A/D converting the output signals thereof are also stored in the memory on the same day.
次に、重力バランス補償回路４０の具体例を第４図によ
って説明する。Next, a specific example of the gravity balance compensation circuit 40 will be explained with reference to FIG.
この重力バランス補償回路４０は、ＣＰＵ （中央処理
装置）４１と、プログラムメモリとしてのＲＯＭ及びデ
ータメモリとしてのＲＡＭを含むメモリ４２と、１対ず
つのＡ／Ｄ変換器４３．４４及びＤ／Ａ変換器４５．４
６とからなるマイクロコンピュータによって構成されて
いる。The gravity balance compensation circuit 40 includes a CPU (central processing unit) 41, a memory 42 including a ROM as a program memory and a RAM as a data memory, and a pair of A/D converters 43, 44 and a D/A converter. converter 45.4
It is composed of a microcomputer consisting of 6.
そして、この重力バランス補償回路４０は、モータ４の
出力軸に取付けられたポテンショメータ２７から出力さ
れる第１アーム５の水平位置からの回動角度θ１ （第
３図参照）に相当する電圧信号をＡ／Ｄ変換器４３によ
ってデジタル値に変換してｃｐｕ４１に読込み、同様に
モータ１１の出力軸に取付けられたポテンショメータ３
７から出力される第１アーム５に対する第２アーム７の
回動角度θ２ （第３図参照）に相当する電圧（７５号
をＡ／Ｄ変換器４４によってデジタル値に変換してＣＰ
Ｕ４１に読込む。The gravity balance compensation circuit 40 receives a voltage signal corresponding to the rotation angle θ1 (see FIG. 3) of the first arm 5 from the horizontal position, which is output from the potentiometer 27 attached to the output shaft of the motor 4. The A/D converter 43 converts it into a digital value and reads it into the CPU 41, and the potentiometer 3 similarly attached to the output shaft of the motor 11
A voltage (No. 75 is converted into a digital value by the A/D converter 44 and output from CP
Read into U41.
そして、メモリ４２に予めロボット１の第１アーム５の
肘軸４ａから重心ＯＩまでの長さ１１及び全長ｊ２２、
第２アーム７の対軸６から重心０２までの長さ１？３及
び全長１４、第１アーム５．第２アーム７、及びハンド
９の各重量ｗｔ ｌ Ｗ２１Ｗ３（第３図参照）、及び
ｓｉｎθ、 ｃｏｓθのテーブルを記憶させておき、垂
直関節軸である肘軸４ａ及び対軸６における重力のモー
メントＭ（Ａ）。The length 11 from the elbow axis 4a of the first arm 5 of the robot 1 to the center of gravity OI and the total length j22 are stored in the memory 42 in advance.
The length from the opposite axis 6 to the center of gravity 02 of the second arm 7 is 1-3 and the total length is 14, the first arm 5. The respective weights of the second arm 7 and the hand 9 wt l W21W3 (see Figure 3), and a table of sin θ and cos θ are stored, and the moment of gravity M on the elbow axis 4a and the opposite axis 6, which are vertical joint axes, is stored. (A).
Ｍ（Ｂ）をＣＰＵ４１が下記の演算を行なって算出し、
それに抗し得る軸トルクを発生させるための補償指令値
Ｃ８，、ｃｓ２をＤ／Ａ変換器４５゜４６を介してアナ
ログ信号に変換して出力する。The CPU 41 calculates M(B) by performing the following calculation,
Compensation command values C8, cs2 for generating shaft torque capable of resisting this are converted into analog signals via D/A converters 45 and 46 and output.
Ｍ （Ａ） ＝ Ｋ Ｉｃｏｓθ１＋に２ｓｉｎ（θ１
＋０２−９０’ ）Ｍ（Ｂ）＝に２ｓｉｎ （θ１＋０
２−９０＠）但し、Ｋ、＝βｌＷ１＋’２ （Ｗ２ ＋
Ｗ３ ）Ｋ ２ ” Ｉ２３ Ｗ ２ ＋ ７２
４ Ｗ ３で与えられる。このＫｌ＋に２は定数であ
るから、これを予めメモリ５２に格納しておくとよい。M (A) = K I cos θ1+ 2 sin(θ1
+02-90')M(B)=2sin (θ1+0
2-90@) However, K, = βlW1+'2 (W2 +
W3 ) K 2 ” I23 W 2 + 72
It is given by 4 W 3. Since 2 is a constant for Kl+, it is preferable to store this in the memory 52 in advance.
この重力バランス補償回路４０における’ＣＰＵ４１の
動作フローを第５図に示す。The operation flow of the CPU 41 in this gravity balance compensation circuit 40 is shown in FIG.
このようにして１重カバランス補償回路４０から出力さ
れる補償指令値ｃｓ、、Ｃ５２を、自己保持制御時に切
換ス右ツチ２９．３９を介して電流制御部２４．３４に
入力させて重力補償用の駆動電流をモータ４及び１１に
流し、第１．第２アーム５，７及びハンド９の自重に抗
し得る軸トルクを発生させるので、第１．第２アーム５
．７が重力バランスを保って姿勢を保持することができ
る。In this way, the compensation command values cs, . A drive current for the first motor is applied to the motors 4 and 11. Since the shaft torque capable of resisting the weight of the second arms 5, 7 and the hand 9 is generated, the first. 2nd arm 5
．． 7 can maintain posture by maintaining gravity balance.
なお、この重力バランス補償回路４０の機能を第１図の
中央処理部２０に持たせて、共通のＣＰＵによって時分
割処理させるようにしてもよい。Note that the function of the gravity balance compensation circuit 40 may be provided in the central processing unit 20 of FIG. 1, and time-sharing processing may be performed by a common CPU.
さらに、この重力バランス補償回路４０をプレイバック
制御時にも動作させ、出力される補償指令値Ｃ８Ｉ、Ｃ
８２を速度制御部２’５．３３からの電流指令値Ｓｌ＋
３２に加算して電流制御部２４．３４に入力させて重力
バランスをとるようにすれば、速度制御部２３．３３か
らの電流指令値Ｓｌ＋５２がそれだけ小さくて済み、ハ
ンチング等を起こしにくくなると共に、可動部を下方へ
も上方へも同じ速度で容易に移動させることができる。Furthermore, this gravity balance compensation circuit 40 is operated also during playback control, and the compensation command values C8I, C
82 is the current command value Sl+ from the speed control unit 2'5.33
32 and input to the current control section 24.34 to balance the gravity, the current command value Sl+52 from the speed control section 23.33 can be made that much smaller, and hunting etc. are less likely to occur. The movable part can be easily moved both downward and upward at the same speed.
この実施例によれば、前述のように制御切換手段である
切換スイッチ２９．３９を第１図に示す状態に切換える
ことにより自己保持制御状態となり、モータ４及び１１
に重力補償用の駆動電流を流して、第１図のロボット１
の第１アーム５及び第２アーム７の重力バランスをとっ
て姿勢を保ちながら、外力によって自由に動かせる状態
になるので、作業者がハンド９等を持って人力で作業ポ
イントへ動かして、ダイレクトティーチを行うことがで
きる。According to this embodiment, by switching the changeover switches 29 and 39, which are control switching means, to the state shown in FIG.
A driving current for gravity compensation is applied to the robot 1 in Fig. 1.
While maintaining the gravity balance of the first arm 5 and second arm 7, they can be moved freely by external force, so the worker can manually move the hand 9 etc. to the work point and perform direct teaching. It can be performed.
しかしながら、この実施例では第１図に示した重力バラ
ンス補償回路４０及び切換スイッチ２日。However, in this embodiment, the gravity balance compensation circuit 40 and the changeover switch shown in FIG.
３９等が、ロボットの制御盤しこ予め組込まれていなけ
ればダイレクトティーチを行なうことができないという
不便さがある。There is an inconvenience that direct teaching cannot be performed unless the robot control panel 39, etc. is installed in advance in the robot's control panel.
そこで、この重力バランス補償回路と制御切換手段とを
制御装置本体である制御盤とは別体のアダプタとして構
成して、制御盤とロボットとを接続する信号線に介挿す
るようにした他の実施例を第６図に示す。Therefore, the gravity balance compensation circuit and the control switching means are configured as an adapter separate from the control panel, which is the main body of the control device, and inserted into the signal line connecting the control panel and the robot. An example is shown in FIG.
５０は制御盤であり、ディスプレイＳ１及びキーボード
４２を備え、図示しないティーチングボックスも接続で
きる。A control panel 50 includes a display S1 and a keyboard 42, and can also be connected to a teaching box (not shown).
一方、第２図に示したのと同様なロボット１に。On the other hand, a robot 1 similar to that shown in FIG.
第１図の電流制御部２４．３４を含む接続盤５３を備え
、制御盤５０との間を指令信号線群５４とフィードバッ
ク信号線群５５とコネクタ５６ａ〜５６ｄとにより、ダ
イレクトティーチアダプタ５７を介して接続される。It is equipped with a connection board 53 including the current control sections 24 and 34 shown in FIG. connected.
ダイレクトティーチアダプタ５７には、各モータ用の電
流指令値を重力補償指令値又は零値と切換えるための制
御切換手段としての切換スイッチ群４日と重力バランス
補償回路４０を設けている。The direct teach adapter 57 is provided with a switch group 4 and a gravity balance compensation circuit 40 as control switching means for switching the current command value for each motor to a gravity compensation command value or a zero value.
この実施例によれば、ロボットの制御盤内に予め重力バ
ランス補償回路及び制御切換手段が組込まれていなくて
も、制御盤５０とロボット１とを接続する信号線群５４
．５５にこのアダプタ５７を介挿することによってダイ
レクトティーチが可能になる。According to this embodiment, the signal line group 54 connecting the control panel 50 and the robot 1 can be used even if the gravity balance compensation circuit and the control switching means are not installed in advance in the control panel of the robot.
．． By inserting this adapter 57 into 55, direct teaching becomes possible.
なお、第１図の電流制御部２４．３４も第６図の制御盤
５０内に設け、ダイレクトティーチアダプタ５７内の重
力バランス補償回路４０は、第４図に示した前述の例と
同様な回路に加えて電流出力回路も備え、切換スイッチ
群４日によってロボット１の各モータの駆動電流を直接
プレイバック用と重力補償用に切換えるようにしてもよ
い。Note that the current control units 24 and 34 in FIG. 1 are also provided in the control panel 50 in FIG. 6, and the gravity balance compensation circuit 40 in the direct teach adapter 57 is a circuit similar to the above-mentioned example shown in FIG. In addition, a current output circuit may also be provided, and the drive current of each motor of the robot 1 may be directly switched between playback and gravity compensation using a changeover switch group.
その場合、このアダプタ５７は制御盤５０とは別電源の
ため、その電源の容量を適当に低くおさえることにより
、ダイレクトティーチ中のロボットの不意の暴走を防ぐ
こともできる。In this case, since the adapter 57 is powered separately from the control panel 50, by keeping the capacity of the power supply appropriately low, it is possible to prevent the robot from running out of control during direct teaching.
以上説明してきたように、この発明によるロボットの制
御装置は、自己保持制御御状態に切換えることによって
、垂直関節軸を有するロボットの各可動部の重力バラン
スをとって姿勢を保持しながら、外力によって自由に動
かせるようになるため、特別なダイレクトティーチ用の
機械的端造になっていないロボットでもダイレクトティ
ーチが可能になり、ティーチング作業を能率良く行なう
ことができる。As explained above, the robot control device according to the present invention maintains the posture by maintaining the gravity balance of each movable part of the robot having vertical joint axes by switching to the self-holding control state, and by controlling the robot by external force. Since it can be moved freely, direct teaching is possible even with robots that do not have special mechanical parts for direct teaching, and teaching work can be carried out efficiently.
第１図はこの発明の一実施例を示す制御装置のブロック
構成図、
第２図はこの発明を適用する垂直多関節型ロボットの一
例を示す外Ｈ斜視図。
第３図は同じくそのロボットの垂直間ｎ軸に加わる重力
のモーメントを説明するための模式第４図は第１図にお
ける重力バランス補償回路４０の具体例を示すブロック
回路図、
第５図は第４図におけるＣＰＵ４１の動作例を示すフロ
ー図。
第６図はこの発明の他の実施例を示す構成図、第７図は
従来の塗装用ダイレクトティーチロボットの例を示す概
略図である。
１・・・垂直多関節型ロボット ３・・・原軸４．１
０．１１・・・ＤＣサーボモータ５・・・第１アーム
６・・・対軸 ７・・・第２アーム８・・・手首軸
日・・・工具取付部１８・・・ティーチングボ
ックス
１日・・・ティーチング用メモリ ２０・・・中央処理
部２６．３６・・・タコジェネレータ
２７．３７・・・ポテンショメータ
（現在位置検出手段）
２９．３９・・・切換スイッチ（制御切換手段）４０・
・・重力バランス補償回路
４日・・・切換スイッチ群（制御切換手段）５０・・・
制御盤 ５３・・・接続盤５４・・・指令信号線群
５５・・・フィードバック信号線群
５７・・・ダイレクトティーチアダプタ第２図
第３図
第５図FIG. 1 is a block configuration diagram of a control device showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an external perspective view showing an example of a vertically articulated robot to which the invention is applied. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the moment of gravity applied to the vertical n-axis of the robot. FIG. 4 is a block circuit diagram showing a specific example of the gravity balance compensation circuit 40 in FIG. 1. 5 is a flow diagram showing an example of the operation of the CPU 41 in FIG. 4. FIG. FIG. 6 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of a conventional direct teaching robot for painting. 1... Vertical articulated robot 3... Original axis 4.1
0.11...DC servo motor 5...1st arm
6...Opposite shaft 7...Second arm 8...Wrist axis Day...Tool attachment part 18...Teaching box 1 day...Memory for teaching 20...Central processing part 26.36 ... Tacho generator 27.37... Potentiometer (current position detection means) 29.39... Changeover switch (control changeover means) 40.
...Gravity balance compensation circuit 4 days...Switch group (control switching means) 50...
Control panel 53...Connection panel 54...Command signal line group 55...Feedback signal line group 57...Direct teach adapter Fig. 2 Fig. 3 Fig. 5
Claims (1)
速度フィードバック値との偏差に基づく指令値に応じて
前記ロボットの各可動部を駆動するモータの駆動電流を
制御するロボット制御装置において、 ロボットの姿勢に応じてその各可動部の垂直関節軸に加
わる重力のモーメントを算出し、そのモーメントに抗し
得る軸トルクを前記モータに発生させるための重力補償
指令値を出力する重力バランス補償回路と、 前記各モータの駆動電流を前記偏差に基づく指令値によ
つて制御するプレイバック制御状態と前記重力補償指令
値によつて制御する自己保持制御状態とを切換える制御
切換手段と、 前記ロボットの各可動部の現在位置を検出する現在位置
検出手段と、 テイーチング時に前記現在位置検出手段によつて検出さ
れる各テイーチングポイントの位置データを記憶するメ
モリとを備えたことを特徴とするロボットの制御装置。 ２ 重力バランス補償回路と制御切換手段とが、制御装
置本体とロボットとの間を接続する信号線に介挿するア
ダプタとして構成されている特許請求の範囲第１項記載
のロボットの制御装置。[Scope of Claims] 1. Controlling the drive current of a motor that drives each movable part of the robot according to a command value based on a deviation between a speed command value and a speed feedback value from a speed detection system of a movable part of the robot. A robot control device calculates the moment of gravity applied to the vertical joint axes of each movable part according to the robot's posture, and outputs a gravity compensation command value for causing the motor to generate an axis torque capable of resisting the moment. and a control switching means for switching between a playback control state in which the drive current of each of the motors is controlled by a command value based on the deviation and a self-holding control state in which the drive current of each motor is controlled by the gravity compensation command value. and a current position detection means for detecting the current position of each movable part of the robot; and a memory for storing position data of each teaching point detected by the current position detection means during teaching. A control device for a robot. 2. The robot control device according to claim 1, wherein the gravity balance compensation circuit and the control switching means are configured as an adapter inserted into a signal line connecting the control device main body and the robot.
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| JP19323385A JPH0750412B2 (en) | 1985-09-03 | 1985-09-03 | Robot controller |
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| JPS6254302A true JPS6254302A (en) | 1987-03-10 |
| JPH0750412B2 JPH0750412B2 (en) | 1995-05-31 |
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1985
- 1985-09-03 JP JP19323385A patent/JPH0750412B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH0750412B2 (en) | 1995-05-31 |
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