JP2007190662A - 産業用ロボットおよびたわみ補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ユーザーがワークの重量および重心を設定しなくとも精度の高いたわみ補正を自動的に実行できるようにする。
【解決手段】 ティーチング位置へ移動後、ワークを掴んでいない状態の各軸のトルクと、ワークを掴んだ状態の各軸のトルクからトルク変化分を求め、トルク変化―補正パルステーブル６により、各軸の補正パルスを求め、補正パルス分各軸動作させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、産業用ロボットに関し、特に、たわみ補正を行う産業用ロボットに関する。

従来、産業用ロボットのたわみ補正方法（第１の従来例）として、以下のようなものがあった。
図２は、第２の従来例に係るたわみ補正方法を示す説明図である。従来、たわみ補正は以下の手順で行なわれていた。
（ステップ１）２０はロボットが取り扱うワーク重量・重心を設定する作業を示している。
（ステップ２）負荷トルク計算部２１において、ステップ１で設定されたワーク重量・重心を動力学演算して、各軸にかかる重力モーメントを求める。
（ステップ３）ねじれ角計算部２２において、ステップ２で演算した各軸にかかる重力モーメントと減速機のバネ定数からねじれ角を計算する。
（ステップ４）補正パルス計算部２３であり、ステップ３で計算したねじれ角と減速比よりパルスを算出する。
このように、ステップ１からステップ４を経てたわみ補正が行なわれるため、最初にユーザーがワークの重量および重心を設定する必要があった。

一方、別のたわみを補正する方法（第２の従来例）では、ロボットの軸にかかる関節トルクを求め、その関節トルクより当該軸のたわみ角を求め、そのたわみ角により当該軸に対する指令値を補正し、その指令値の補正によりロボットの手先位置の変位を補正する、という手順で行なわれていた。（例えば、引用文献１参照）。
特開平４−２３３６０２号公報（第２−３頁）

第１の従来例におけるたわみ補正方法では、ユーザーがワークの重量重心を設定する必要があるのでワーク形状によっては、正確な重量および重心を設定できないという問題があった。
また、第２の従来例におけるたわみ補正方法では、関節トルクからたわみ角を求める際に、変位モデルを用いていたので、場合によっては変位モデルが妥当ではなく、必ずしも良好な補正ができるとは限らないという問題があった。
さらに、第１、第２の従来例に共通して、支持するワークが変更となった場合には、再度設定しなければいけないという問題もあった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ユーザーがワークの重量および重心を設定しなくとも精度の高いたわみ補正を自動的に実行できることを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明は次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクと、ワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクと、から負荷トルク変化を求め、ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求め、前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求め、プレイバックするときは、前記関係に基づいて、前記各軸を補正することを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、前記関係は、零から前記ロボットの可搬重量を超える重量に至る範囲まで、重量の異なる負荷をサンプリングすることによって求められることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクとワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクとから負荷トルク変化を求める手段と、ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求める手段と、前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求める手段と、前記関係に基づいて前記各軸を補正する手段と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によると、ユーザーの設定レスが可能となり、支持するワークが変更となった場合にも精度の高いたわみ補正を自動的に実行できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は本発明のたわみ補正方法の処理手順を示すフローチャートである。
図において、１はワーク掴み位置への移動作業を示しており、ロボットを実際のワークを掴む位置へと移動する作業である。２は各軸トルク記憶部であり、ロボットの各軸を駆動するモータの負荷トルクを記憶するためのものである。３はワーク掴み作業を示しており、ワーク掴み後の姿勢である。４は元姿勢位置への戻し作業であり、元姿勢（＝ワーク掴み前の姿勢）へとプログラミングペンダント等の操作により手動で戻す作業である。５は各軸トルク記憶部及び戻しモータパルス記憶部である。各軸トルク記憶部は、ロボットの各軸を駆動するモータの発生トルクを記憶するものである。また戻しパルス記憶部は、ワーク掴み後の姿勢から元姿勢へ戻したときの変化量を記憶するものである。
また、６はトルク変化-補正パルステーブルでありワークを掴む前と後のトルク変化と、姿勢変化量による補正パルスとを対応付けるものである。
一方、７はワーク掴み位置への移動作業である。８は各軸トルク記憶部であり、ロボットの各軸を駆動するモータの発生トルクを記憶するものである。９はワーク掴み作業を示している。１０はトルク変化記憶部であり、ワークを掴む前と後のトルク変化を記憶するものである。
１１は補正パルス計算部であり、トルク変化-補正パルステーブルとトルク変化量を対比させ補正パルスを計算するものである。

次に、本発明のたわみ補正方法について、順を追って説明する。本発明のたわみ補正方法は、以下の手順で実行される。
（ステップ１）ワークを掴ませる姿勢位置へロボットを移動させる。
（ステップ２）上記姿勢位置での各軸のトルクを記憶する。
（ステップ３）ワーク相当の負荷を掴ませ、たわみ分手動動作で元姿勢位置へ戻す。
（ステップ４）上記姿勢位置での各軸のトルク及び手動動作分の戻しパルスを記憶する。
（ステップ５）上記（ステップ１）〜（ステップ４）を重量の異なる複数の負荷について繰り返す。例えば、可搬重量５０ｋｇのロボットの場合、１０ｋｇ刻みで重さの異なる負荷を準備し、可搬重量を超えるところまでワークを順次サンプリングして繰り返す。なお、可搬重量を超えるところまでサンプリングするのは、精度が向上するからである。
（ステップ６）上記（ステップ５）で作成のテーブルを記憶する。また、得られたテーブルのデータは離散的であるため、任意のトルク変化についても補正パスルが求められるように両者の関係を表す近似式を計算しておく。
（ステップ７）実プレイバックでワークを掴ませる位置へロボットを移動させる。
（ステップ８）上記姿勢位置での各軸のトルクを記憶する。
（ステップ９）さらに、ワークを掴ませ、各軸のトルクからトルク変化分を求める。
（ステップ１０）上記（ステップ６）で求めた近似式により、補正パルスを求める。
（ステップ１１）補正パルス分各軸を動作させ、たわみ補正を実行する。

以上のように、ユーザーがワークの重量・重心を設定する手順が無いため設定レスのたわみ補正が可能となり、支持するワークが変更となった場合にもたわみ補正を自動的に実行できる。
また、従来のように変位モデルを用いることなく、実際のワークを使って補正テーブルを作成するので、誤差が少なく、精度の高いたわみ補正が実現できる。

なお、上記（ステップ６）における近似式の計算は、予め計算しておかなくとも、実プレイバック中に求めても良い。

本発明の方法の処理手順を示すフローチャート 従来の方法を示す説明図

符号の説明

１ ワーク掴み位置への移動作業
２ 各軸トルク記憶部
３ ワーク掴み作業
４ 元姿勢位置への戻し作業
５ 各軸トルク記憶部及び戻しパルス記憶部
６ トルク変化-補正パルステーブル
７ ワーク掴み位置への移動作業
８ 各軸トルク記憶部
９ ワーク掴み作業
１０ トルク変化記憶部
１１ 補正パルス計算部
２０ ワーク重量・重心設定作業
２１ 負荷トルク計算部
２２ ねじれ角計算部
２３ 補正パルス計算部

Claims (3)

1. 複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、
   ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクと、ワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクと、から負荷トルク変化を求め、
   ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求め、
   前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求め、
   プレイバックするときは、
   前記関係に基づいて、前記各軸を補正することを特徴とする産業用ロボットのたわみ補正方法。
2. 前記関係は、
   零から前記ロボットの可搬重量を超える重量に至る範囲まで、重量の異なる負荷をサンプリングすることによって求められることを特徴とする請求項１に記載の産業用ロボットのたわみ補正方法。
3. 複数の軸からなり、ティーチングプレイバック方式で駆動されるロボットにおいて、
   ワーク把持前のロボット各軸の負荷トルクとワーク把持状態での前記各軸の負荷トルクとから負荷トルク変化を求める手段と、
   ワークを把持したことにより生じたたわみ分を手動動作で補正することによって補正パルス量を求める手段と、
   前記各軸についての前記負荷トルク変化と前記補正パルス量との関係を求める手段と、
   前記関係に基づいて前記各軸を補正する手段と、を備えたことを特徴とする産業用ロボット。

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