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JP2010036293A - Multi-articulated robot - Google Patents

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JP2010036293A
JP2010036293A JP2008200895A JP2008200895A JP2010036293A JP 2010036293 A JP2010036293 A JP 2010036293A JP 2008200895 A JP2008200895 A JP 2008200895A JP 2008200895 A JP2008200895 A JP 2008200895A JP 2010036293 A JP2010036293 A JP 2010036293A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
deviation
posture
calculated
tip
rotation angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008200895A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiki Kumeno
俊貴 粂野
Kazuaki Yamada
和明 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2008200895A priority Critical patent/JP2010036293A/en
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Abstract

【課題】目標位置および目標姿勢に到達するように移動可能な多関節ロボットの提供。
【解決手段】関節アームは、複数の関節により直列に連結された複数のリンクを有している。順運動学演算部22は、パルスエンコーダ16a〜16fにより検出された各リンクの回転角度に基づき、関節アームの先端部の現在位置および現在姿勢を算出する。回転角更新部25は、算出された関節アームの先端部の現在位置および現在姿勢の、関節アームの先端部の目標位置および目標姿勢に対する偏差が所定値以下となるまで、繰り返してリンクの回転角度を更新し、偏差が所定値以下となった場合、更新された回転角度に基づきリンクは回転される。偏差判定部23は、偏差が所定値以下でなく、かつ、修正角度の算出回数が所定回数を超えた場合には、次回に算出される偏差を減少させ、減少された偏差が所定値以下であるか否かを判断する。
【選択図】図2
Provided is an articulated robot that can move to reach a target position and a target posture.
The joint arm has a plurality of links connected in series by a plurality of joints. The forward kinematics computing unit 22 calculates the current position and current posture of the distal end portion of the joint arm based on the rotation angle of each link detected by the pulse encoders 16a to 16f. The rotation angle update unit 25 repeatedly performs the rotation angle of the link until the deviation of the calculated current position and current posture of the joint arm tip from the target position and target posture of the joint arm tip is equal to or less than a predetermined value. When the deviation is less than or equal to a predetermined value, the link is rotated based on the updated rotation angle. When the deviation is not less than the predetermined value and the number of correction angle calculations exceeds the predetermined number, the deviation determination unit 23 decreases the deviation calculated next time, and the reduced deviation is less than the predetermined value. Judge whether there is.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、複数の関節を有する関節アームを備えた多関節ロボットに関する。   The present invention relates to an articulated robot including a joint arm having a plurality of joints.

これまで、多関節ロボットに関する多くの従来技術があった。多関節ロボットは、複数のリンクが関節において直列に連結されて関節アームが形成され、各リンクには、隣接したリンクに対して関節を中心に回転させる駆動モーターが設けられている(例えば、特許文献1参照)。   Until now, there have been many conventional techniques related to articulated robots. In an articulated robot, a plurality of links are connected in series at a joint to form a joint arm, and each link is provided with a drive motor that rotates around the joint with respect to an adjacent link (for example, a patent) Reference 1).

この多関節ロボットの制御装置は、その作業内容に応じて、関節アームの先端にあるエンドエフェクタの位置および姿勢を目標位置および目標姿勢と一致させるように、駆動モーターの作動を制御している。このために、駆動モーターに備えられた角度センサにより、関節アームを構成する各リンクの回転角度を検出し、検出された各リンクの回転角度を用いて、順運動学による演算により、エンドエフェクタの現在位置および現在姿勢を求めている。   This control device for the multi-joint robot controls the operation of the drive motor so that the position and posture of the end effector at the tip of the joint arm coincide with the target position and target posture according to the work contents. For this purpose, the rotation angle of each link constituting the joint arm is detected by the angle sensor provided in the drive motor, and the end effector of the end effector is calculated by forward kinematics using the detected rotation angle of each link. Finding the current position and posture.

算出されたエンドエフェクタの現在位置および現在姿勢は、エンドエフェクタの目標位置および目標姿勢と比較されて、双方の間の差が算出される。当該差とヤコビ行列の疑似逆行列から各リンクの修正角度が演算され、算出された修正角度に基づき各リンクの回転角度が更新される。上述した差が一定の値以下の場合、更新された回転角度に基づき、駆動モーターを作動させエンドエフェクタを移動させている。ここで、上述したヤコビ行列は、各リンクの回転角度をエンドエフェクタの現在位置および現在姿勢に変換するための関数を行列化したものである。   The calculated current position and posture of the end effector are compared with the target position and target posture of the end effector, and the difference between the two is calculated. The correction angle of each link is calculated from the difference and the pseudo inverse matrix of the Jacobian matrix, and the rotation angle of each link is updated based on the calculated correction angle. When the above-described difference is equal to or smaller than a certain value, the drive motor is operated to move the end effector based on the updated rotation angle. Here, the Jacobian matrix described above is a matrix of functions for converting the rotation angle of each link into the current position and current posture of the end effector.

前述の差が一定の値を超えている場合、更新された各リンクの回転角度から、再びエンドエフェクタの現在位置および現在姿勢を求め、上述した場合と同様に、エンドエフェクタの目標位置および目標姿勢と比較されて、双方の間の差が算出される。以下、エンドエフェクタの現在位置および現在姿勢と目標位置および目標姿勢との間の差が一定の値以下になるまで収束演算を行い、エンドエフェクタを目標位置および目標姿勢とするための各リンクの回転角度を求めている。
特開2005−230952号公報
If the above difference exceeds a certain value, the current position and posture of the end effector are obtained again from the updated rotation angle of each link, and the target position and posture of the end effector are the same as described above. And the difference between the two is calculated. Hereinafter, the convergence calculation is performed until the difference between the current position and posture of the end effector and the target position and posture becomes a certain value or less, and rotation of each link for setting the end effector to the target position and target posture. Seeking the angle.
JP 2005-230952 A

しかしながら、エンドエフェクタの目標位置および目標姿勢に対して、関節アームの形状が成立不可能な特異姿勢にある場合、上述した収束演算においてリンクの回転角度の解が求まらず、関節アームを目標位置および目標姿勢に到達させることができない。
通常、多関節ロボットにおいては、エンドエフェクタを現在位置および現在姿勢から最終目標とする位置および姿勢まで移動させる軌跡上に、複数の補間点を形成して、各補間点ごとに上述した収束演算をしている。このため、仮に、最終目標位置および最終目標姿勢を満足するリンクの回転角度の解が求められても、いずれかの補間点において収束解が求まらなければ、その補間点において多関節ロボットは停止してしまう。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、目標位置および目標姿勢に到達するように移動可能な多関節ロボットを提供することにある。
However, if the joint arm shape is in a singular posture where the end effector's target position and target posture cannot be established, the solution of the link rotation angle cannot be obtained in the convergence calculation described above, and the joint arm is targeted. The position and target posture cannot be reached.
Normally, in an articulated robot, a plurality of interpolation points are formed on a trajectory for moving the end effector from the current position and current posture to the final target position and posture, and the above-described convergence calculation is performed for each interpolation point. is doing. For this reason, even if the solution of the rotation angle of the link that satisfies the final target position and the final target posture is obtained, if the convergence solution is not obtained at any interpolation point, the articulated robot at the interpolation point It will stop.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an articulated robot that can move to reach a target position and a target posture.

以下、上記課題を解決するのに適した各手段につき、必要に応じて作用効果等を付記しつつ説明する。
(手段1)手段1に係る多関節ロボットは、
関節により複数のリンクが直列に連結された関節アームと、
各々の前記リンクを、隣接する前記リンクに対して前記関節の回転軸を中心に旋回させる駆動モーターと、
電力を供給して前記駆動モーターを作動させるモーター駆動手段と、
各々の前記リンクの隣接する前記リンクに対する回転角度に基づき、前記関節アームの先端部の現在位置および現在姿勢のうちの少なくともいずれかを算出する先端部演算手段と、
前記先端部演算手段により算出された前記関節アームの先端部の現在位置または現在姿勢の、前記関節アームの先端部の目標位置または目標姿勢に対する偏差を算出し、算出した前記偏差が所定条件を満足するか否かを判断する偏差判定手段と、
算出された前記偏差に基づき、各々の前記リンクの隣接する前記リンクに対する修正角度を算出し、算出された前記修正角度に基づき前記回転角度を更新する回転角度更新手段と、
を備え、
前記モーター駆動手段は、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記所定条件を満足していると判断された場合、前記回転角度更新手段により更新された前記回転角度に基づき前記駆動モーターを作動させ、各々の前記リンクを隣接する前記リンクに対して旋回させて、前記関節アームの先端部の現在位置または現在姿勢を修正し、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断された場合、
前記回転角度更新手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足すると判断されるまで、前記偏差に基づき、各々の前記リンクの隣接する前記リンクに対する前記修正角度を算出し、前記修正角度に基づき、繰り返して前記回転角度を更新する多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、次回に算出される前記偏差に対する前記所定条件を緩和し、前記偏差が緩和された前記所定条件を満足するか否かを判断する。
Hereinafter, each means suitable for solving the above-described problems will be described with additional effects and the like as necessary.
(Means 1) An articulated robot according to means 1 is:
A joint arm in which a plurality of links are connected in series by a joint;
A drive motor that pivots each of the links about the axis of rotation of the joint relative to the adjacent link;
Motor driving means for supplying electric power to operate the driving motor;
A tip portion calculation means for calculating at least one of a current position and a current posture of the tip portion of the joint arm based on a rotation angle of each link with respect to the adjacent link;
The deviation of the current position or posture of the tip of the joint arm calculated by the tip calculation means with respect to the target position or posture of the tip of the joint arm is calculated, and the calculated deviation satisfies a predetermined condition Deviation judging means for judging whether or not to do,
Rotation angle updating means for calculating a correction angle of each link adjacent to the link based on the calculated deviation, and updating the rotation angle based on the calculated correction angle;
With
The motor driving means is
When the deviation determination means determines that the deviation satisfies the predetermined condition, the drive motor is operated based on the rotation angle updated by the rotation angle update means, and the links are adjacent to each other. Swivel relative to the link to correct the current position or current posture of the tip of the joint arm;
When the deviation determining means determines that the deviation does not satisfy the predetermined condition,
The rotation angle update means includes
Until the deviation is determined to satisfy the predetermined condition, the correction angle of each link adjacent to the link is calculated based on the deviation, and the rotation angle is repeatedly updated based on the correction angle. In an articulated robot,
The deviation determination means includes
When it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, the predetermined condition for the deviation calculated next time is relaxed, and it is determined whether or not the predetermined condition is satisfied when the deviation is relaxed. To do.

したがって、手段1に係る多関節ロボットによれば、収束解が求まらない場合には、所定条件を緩和することにより、リンクの回転角度が求まりやすくなるため、関節アームが移動軌跡の途中で停止することがなく、目標位置および目標姿勢に到達するように移動することができる。   Therefore, according to the articulated robot according to the means 1, when the convergence solution cannot be obtained, the rotation angle of the link can be easily obtained by relaxing the predetermined condition. The robot can move to reach the target position and target posture without stopping.

また、収束解が求まりにくい場合にも、短時間で各リンクの回転角度を求めて関節アームを移動させることができ、作動効率を向上させることが可能になる。なお、偏差判定手段により偏差が所定条件を満足していないと判定された場合に、先端部演算手段が新たに算出する関節アームの先端部の現在位置および現在姿勢は、実際の関節アームの先端部の位置および姿勢ではなく、演算に用いるための関節アームの先端部の位置および姿勢である。   In addition, even when it is difficult to obtain a convergent solution, the joint arm can be moved by obtaining the rotation angle of each link in a short time, and the operating efficiency can be improved. When the deviation determining means determines that the deviation does not satisfy the predetermined condition, the current position and current posture of the distal end of the joint arm newly calculated by the distal end calculating means is the actual distal end of the joint arm. It is not the position and posture of the part, but the position and posture of the tip of the joint arm for use in the calculation.

(手段2)手段1に記載の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記関節アームの先端部の現在位置と目標位置とにより算出された前記偏差に対する前記所定条件は緩和せず、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された前記偏差に対する前記所定条件のみを緩和する。
したがって、手段2に係る多関節ロボットによれば、関節アームの先端部の現在位置と目標位置とにより算出された偏差に対する所定条件を緩和することがないため、先端部が移動軌跡上の位置を外れることがなく、先端部の他部材に対する干渉等を避けることができる。
(Means 2) In the articulated robot according to means 1,
The deviation determination means includes
The predetermined condition for the deviation calculated based on the current posture and the target posture of the joint arm is not relaxed, and the predetermined condition for the deviation calculated based on the current position and the target position of the tip portion of the joint arm is not relaxed. Relax conditions only.
Therefore, according to the articulated robot according to the means 2, since the predetermined condition for the deviation calculated by the current position and the target position of the distal end portion of the joint arm is not relaxed, the distal end portion determines the position on the movement locus. There is no detachment and interference with other members at the tip can be avoided.

(手段3)手段1または2に記載の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差が所定値以下であるか否かを判断し、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記所定値以下でないと判断された場合、前記偏差が前記所定値以下であると判断されるまで、
前記回転角度更新手段は、繰り返して前記回転角度を更新し、
前記偏差判定手段は
前記偏差が前記所定値以下でないと判断した場合には、次回に算出される前記偏差を所定量だけ減少させ、所定量だけ減少された前記偏差が前記所定値以下であるか否かを判断する。
(Means 3) In the articulated robot according to means 1 or 2,
The deviation determination means includes
Determining whether the deviation is less than or equal to a predetermined value;
When the deviation determining means determines that the deviation is not less than the predetermined value, until the deviation is determined to be less than or equal to the predetermined value,
The rotation angle update means repeatedly updates the rotation angle,
If the deviation determining means determines that the deviation is not less than or equal to the predetermined value, the deviation calculated next time is decreased by a predetermined amount, and whether the deviation decreased by a predetermined amount is less than or equal to the predetermined value. Judge whether or not.

手段3は、次回に算出される偏差を所定量だけ減少させることで、減少された偏差と所定値との比較条件を緩和している。つまり、所定値そのものを大きくすることにより比較条件を緩和するのではなく、偏差を実際の偏差よりも小さな値として算出することで、上記手段における「次回に算出される偏差に対する所定条件」を緩和している。なお、手段3における「偏差が所定値以下であること」が、上記手段における「所定条件」である。   The means 3 reduces the comparison condition between the reduced deviation and the predetermined value by reducing the deviation calculated next time by a predetermined amount. In other words, rather than reducing the comparison condition by increasing the predetermined value itself, the “predetermined condition for the next calculated deviation” in the above means is reduced by calculating the deviation as a value smaller than the actual deviation. is doing. Note that “the deviation is equal to or less than a predetermined value” in the means 3 is the “predetermined condition” in the above means.

このように、手段3に係る多関節ロボットによれば、偏差が所定値以下でないと判断された場合には、偏差を所定量だけ減少させるため、簡単な演算によりリンクの回転角度の収束解を求まりやすくすることができる。
ここで所定量だけ減少させるとは、偏差を一定量減少させる場合も、偏差を一定割合減少させる場合も含んでいる。
As described above, according to the articulated robot according to the means 3, when it is determined that the deviation is not less than the predetermined value, the deviation is reduced by a predetermined amount. It can be easily obtained.
Here, reducing by a predetermined amount includes not only reducing the deviation by a certain amount but also reducing the deviation by a certain percentage.

(手段4)手段3の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
所定量だけ減少された前記偏差が前記所定値以下でないと判断した場合、次回に算出される前記偏差をさらに所定量だけ減少させ、さらに所定量だけ減少された前記偏差が前記所定値以下であるか否かを判断する。
(Means 4) In the articulated robot of means 3,
The deviation determination means includes
When it is determined that the deviation reduced by a predetermined amount is not less than the predetermined value, the deviation calculated next time is further reduced by a predetermined amount, and the deviation further reduced by a predetermined amount is not more than the predetermined value. Determine whether or not.

したがって、手段4に係る多関節ロボットによれば、所定量だけ減少された偏差が未だ所定値以下にないと判断した場合には、偏差をさらに所定量だけ減少させることにより、さらにリンクの回転角度が求まりやすくなるため、いっそう短時間で各リンクの回転角度を求めることができる。   Therefore, according to the articulated robot according to the means 4, when it is determined that the deviation reduced by the predetermined amount is not still below the predetermined value, the rotation angle of the link is further reduced by further reducing the deviation by the predetermined amount. Therefore, the rotation angle of each link can be obtained in a shorter time.

(手段5)手段2に記載の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された前記偏差が、前記所定条件を満足するか否かを判断せず、前記関節アームの先端部の現在位置と目標位置とにより算出された前記偏差が、前記所定条件を満足するか否かのみを判断する。
したがって、手段5に係る多関節ロボットによれば、関節アームの先端部の現在位置と目標位置とにより算出された偏差が、所定条件を満足するか否かのみを判断するため、偏差判定手段による演算時間を大幅に短縮できる。
(Means 5) In the articulated robot according to means 2,
The deviation determination means includes
When it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, it is determined whether or not the deviation calculated from the current posture and the target posture of the distal end portion of the joint arm satisfies the predetermined condition. Instead, it is determined only whether the deviation calculated from the current position and the target position of the tip of the joint arm satisfies the predetermined condition.
Therefore, according to the multi-joint robot according to the means 5, in order to judge only whether or not the deviation calculated by the current position and the target position of the tip of the joint arm satisfies the predetermined condition, the deviation judging means The calculation time can be greatly reduced.

(手段6)手段5の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とによる前記偏差を算出せず、前記関節アームの先端部の現在位置と目標位置とによる偏差のみを算出する。
したがって、手段6に係る多関節ロボットによれば、関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とによる偏差を算出しないため、偏差判定手段による演算時間を短縮できるとともに、演算に要するメモリ容量を低減できる。
(Means 6) In the articulated robot of means 5,
The deviation determination means includes
If it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, the deviation based on the current posture and the target posture of the tip of the joint arm is not calculated, and the current position and the target of the tip of the joint arm are calculated. Only the deviation due to the position is calculated.
Therefore, according to the articulated robot according to the means 6, since the deviation between the current posture and the target posture of the tip of the joint arm is not calculated, the calculation time by the deviation determination means can be shortened and the memory capacity required for the calculation is reduced. it can.

(手段7)手段2に記載の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された前記偏差をゼロとした後、前記所定条件を満足するか否かを判断する。
したがって、手段7に係る多関節ロボットによれば、複雑な演算を行うことなく、関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された偏差に対する所定条件を緩和することができる。
(Means 7) In the articulated robot according to means 2,
The deviation determination means includes
If it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, is the deviation calculated by the current posture and the target posture of the tip of the joint arm zero, and whether the predetermined condition is satisfied? Judge whether or not.
Therefore, according to the articulated robot according to the means 7, it is possible to relax the predetermined condition for the deviation calculated by the current posture and the target posture of the tip of the joint arm without performing complicated calculations.

(手段8)手段1または2の多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差がある比較値以下であるか否かを判断し、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記比較値以下でないと判断された場合、前記偏差が前記比較値以下であると判断されるまで、
前記回転角度更新手段は、繰り返して前記回転角度を更新し、
前記偏差判定手段は
前記偏差が前記比較値以下でないと判断した場合には、前記比較値を所定量だけ増大させ、次回に算出される前記偏差が所定量だけ増大された前記比較値以下であるか否かを判断する。
(Means 8) In the articulated robot of means 1 or 2,
The deviation determination means includes
Determining whether the deviation is less than or equal to a comparison value;
When the deviation determining means determines that the deviation is not less than the comparison value, until the deviation is determined to be less than the comparison value,
The rotation angle update means repeatedly updates the rotation angle,
When the deviation determining means determines that the deviation is not less than the comparison value, the deviation value is increased by a predetermined amount, and the deviation calculated next time is not more than the comparison value increased by a predetermined amount. Determine whether or not.

したがって、手段8に係る多関節ロボットによれば、収束解が求まらない場合には、偏差が所定量だけ増大された比較値以下であるか判断されるため、簡単な演算によりリンクの回転角度の収束解を求まりやすくすることができる。
ここで所定量だけ増大させるとは、比較値を一定量増大させる場合も、比較値を一定割合増大させる場合も含んでいる。
Therefore, according to the articulated robot according to the means 8, when the convergence solution cannot be obtained, it is determined whether the deviation is equal to or less than the comparison value increased by a predetermined amount. An angle convergence solution can be easily obtained.
Here, increasing by a predetermined amount includes a case where the comparison value is increased by a certain amount and a case where the comparison value is increased by a certain ratio.

<実施形態1>
図1乃至図6に基づき、本発明の実施形態1による多関節ロボットについて説明する。図1は、本実施形態による多関節ロボットを形成する関節アーム1(本発明の関節アームに該当する)を、スケルトン図により概略的に表している。関節アーム1は、7個のリンク11a〜11g(本発明のリンクに該当する)が6個の関節12a〜12f(本発明の関節に該当する)により直列に連結されて形成されている。本実施形態による多関節ロボットの関節アーム1は、6個の関節12a〜12fにおいてリンク11a〜11gが旋回することのできる、6自由度を有するロボットであるが、これに限られるものではない。
<Embodiment 1>
An articulated robot according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 schematically shows a joint arm 1 (corresponding to the joint arm of the present invention) forming the articulated robot according to the present embodiment by a skeleton diagram. The joint arm 1 is formed by connecting seven links 11a to 11g (corresponding to links of the present invention) in series by six joints 12a to 12f (corresponding to joints of the present invention). The joint arm 1 of the multi-joint robot according to the present embodiment is a robot having six degrees of freedom in which the links 11a to 11g can turn at the six joints 12a to 12f, but is not limited thereto.

第1リンク11aは一端が床面FLに固定され、他端が第1関節12aの一側に接続されている。第1関節12aの他側には、第2リンク11bの一端が接続され、第2リンク11bの他端には第2関節12bの一側が接続されている。以下、第3リンク11c、第4リンク11d、第5リンク11e、第6リンク11f、第7リンク11gが、それぞれ第3関節12c、第4関節12d、第5関節12e、第6関節16fを介して順に連結されている。   One end of the first link 11a is fixed to the floor surface FL, and the other end is connected to one side of the first joint 12a. One end of the second link 11b is connected to the other side of the first joint 12a, and one side of the second joint 12b is connected to the other end of the second link 11b. Hereinafter, the third link 11c, the fourth link 11d, the fifth link 11e, the sixth link 11f, and the seventh link 11g are respectively connected via the third joint 12c, the fourth joint 12d, the fifth joint 12e, and the sixth joint 16f. Are connected in order.

第1関節12aの他側は一側に対して、矢印15aに示すように、図1において上下方向に延びる軸を中心に回転可能とされており、これにより、第2リンク11bは隣接する第1リンク11aに対して、第1関節12aの回転軸を中心に矢印15a方向に旋回可能である。   As shown by an arrow 15a, the other side of the first joint 12a is rotatable about an axis extending in the vertical direction in FIG. 1, so that the second link 11b is adjacent to the second link 11b. The one link 11a can turn in the direction of the arrow 15a around the rotation axis of the first joint 12a.

また、第2関節12bの他側は一側に対して、矢印15bに示すように、図1において紙面に垂直な方向に延びる軸を中心に回転可能とされており、これにより、第3リンク11cは隣接する第2リンク11bに対して、第2関節12bの回転軸を中心に矢印15b方向に旋回可能である。   Further, the other side of the second joint 12b is rotatable with respect to one side about an axis extending in a direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1, as indicated by an arrow 15b. 11c can turn in the direction of the arrow 15b around the rotation axis of the second joint 12b with respect to the adjacent second link 11b.

以下、第3関節12c、第4関節12d、第5関節12e、第6関節16fについても回転可能とされており、第4リンク11d、第5リンク11e、第6リンク11f、第7リンク11gも、それぞれ関節12c、12d、12e、12fの回転軸を中心に、矢印15c、15d、15e、15f方向に旋回可能である。尚、本願の全体にわたって、関節12a〜12fを介して連結されているリンク11a〜11g同士を、互いに隣接するリンク11a〜11gということにする。   Hereinafter, the third joint 12c, the fourth joint 12d, the fifth joint 12e, and the sixth joint 16f are also rotatable, and the fourth link 11d, the fifth link 11e, the sixth link 11f, and the seventh link 11g are also rotatable. , And can rotate in the directions of arrows 15c, 15d, 15e, and 15f around the rotation axes of the joints 12c, 12d, 12e, and 12f, respectively. Note that throughout the present application, the links 11a to 11g connected via the joints 12a to 12f are referred to as adjacent links 11a to 11g.

第1関節12aには第1ステッピングモーター13aが取り付けられており、電力が供給されることにより、第2リンク11bを第1リンク11aに対して旋回させる。また、第2関節12bには第2ステッピングモーター13bが取り付けられており、電力が供給されることにより、第3リンク11cを第2リンク11bに対して旋回させる。
以下、同様に、第3関節12c、第4関節12d、第5関節12e、第6関節16fにはそれぞれステッピングモーター13c、13d、13e、13f(ステッピングモーター13a〜13fは、本発明の駆動モーターに該当する)が取り付けられており、電力が供給されることにより、各々リンク11d、11e、11f、11gを旋回させる。
A first stepping motor 13a is attached to the first joint 12a, and the second link 11b is turned with respect to the first link 11a when electric power is supplied. Further, a second stepping motor 13b is attached to the second joint 12b, and the third link 11c is turned with respect to the second link 11b by being supplied with electric power.
Hereinafter, similarly, the stepping motors 13c, 13d, 13e, and 13f are respectively connected to the third joint 12c, the fourth joint 12d, the fifth joint 12e, and the sixth joint 16f (the stepping motors 13a to 13f are the drive motors of the present invention). And the link 11d, 11e, 11f, and 11g are turned by being supplied with electric power.

第7リンク11gの先端には、ツール14が取り付けられている。ツール14は第7リンク11gとともに、第6関節12fの回転軸を中心に矢印15f方向に旋回可能とされている。また、ツール14は互いに対向するように延びた一対の狭持片14a、14bを具備している。狭持片14a、14bは、それぞれ枢支軸14c、14dを中心に、矢印14e、14f方向に揺動可能とされており、狭持片14a、14bの先端(本発明の関節アームの先端部に該当する)が互いに接近することにより、ワーク等を把持することが可能とされている。   A tool 14 is attached to the tip of the seventh link 11g. The tool 14 can turn in the direction of the arrow 15f around the rotation axis of the sixth joint 12f together with the seventh link 11g. The tool 14 includes a pair of holding pieces 14a and 14b extending so as to face each other. The sandwiching pieces 14a and 14b are swingable in the directions of arrows 14e and 14f around the pivot shafts 14c and 14d, respectively. The distal ends of the sandwiching pieces 14a and 14b (the distal end portion of the joint arm of the present invention) It is possible to grip a workpiece or the like by approaching each other.

上述したように関節アーム1は、ステッピングモーター13a〜13fを駆動してリンク11a〜11fを旋回させることにより、リンク11a〜11fの回転角度が累積して先端部にあるツール14に働くため、ツール14の先端の位置および姿勢を、その作業内容に応じた目標位置および目標姿勢に一致させることができる。   As described above, the articulated arm 1 rotates the links 11a to 11f by driving the stepping motors 13a to 13f, so that the rotation angles of the links 11a to 11f accumulate and work on the tool 14 at the distal end. The position and posture of the tip 14 can be made to coincide with the target position and target posture corresponding to the work content.

次に、図2に基づいて、コントローラー2を中心とした多関節ロボットの電気的な構成を説明する。コントローラー2には、それぞれモーター駆動部3a〜3f(本発明のモーター駆動手段に該当する)を介して、上述したステッピングモーター13a〜13fが電気的に接続されている。モーター駆動部3a〜3fは、パワートランジスタまたはリレー等により形成されたモータードライバーで、コントローラー2からの駆動信号に従い電力を供給し、ステッピングモーター13a〜13fを必要な角度だけ駆動させる。   Next, the electrical configuration of the articulated robot centering on the controller 2 will be described with reference to FIG. The above-described stepping motors 13a to 13f are electrically connected to the controller 2 via motor driving units 3a to 3f (corresponding to the motor driving means of the present invention), respectively. The motor driving units 3a to 3f are motor drivers formed by power transistors, relays, or the like, and supply electric power according to a driving signal from the controller 2 to drive the stepping motors 13a to 13f by a necessary angle.

パルスエンコーダ16a〜16fは、それぞれステッピングモーター13a〜13fに内蔵されており、コントローラー2と接続されている。パルスエンコーダ16a〜16fは、各々のステッピングモーター13a〜13fの回動角度を検出することにより、延いてはリンク11a〜11gのそれぞれが隣接するリンク11a〜11gに対する回転角度を検出して、検出信号をコントローラー2に送信することができる。ステッピングモーター13a〜13fにパルスエンコーダ16a〜16fを設ける代わりに、リンク11a〜11gまたは関節12a〜12fに、リンク11a〜11gの回転角度を直接に検出可能なセンサを取り付けてもよい。   The pulse encoders 16a to 16f are built in the stepping motors 13a to 13f, respectively, and are connected to the controller 2. The pulse encoders 16a to 16f detect the rotation angles of the respective stepping motors 13a to 13f, thereby detecting the rotation angles of the links 11a to 11g relative to the adjacent links 11a to 11g, and detecting signals. Can be sent to the controller 2. Instead of providing the pulse encoders 16a to 16f in the stepping motors 13a to 13f, sensors that can directly detect the rotation angles of the links 11a to 11g may be attached to the links 11a to 11g or the joints 12a to 12f.

コントローラー2と接続された入力装置4は、モニター画面を有した操作盤であり、ユーザーが操作可能とされている。入力装置4には、多関節ロボットの電源スイッチが設けられるとともに、関節アーム1の先端部にあるツール14の先端の最終目標位置および最終目標姿勢、ツール14の先端の補間点における位置および姿勢等を、コントローラー2に対し入力可能とされている。   The input device 4 connected to the controller 2 is an operation panel having a monitor screen and can be operated by the user. The input device 4 is provided with a power switch for the articulated robot, and the final target position and final target posture of the tip of the tool 14 at the tip of the joint arm 1, the position and posture of the tip of the tool 14 at the interpolation point, etc. Can be input to the controller 2.

メモリ5は揮発性メモリおよび不揮発性メモリにより形成され、コントローラー2と接続されており、記憶された各種の情報をコントローラー2に供給する。メモリ5のプログラム記憶部(PM)51には、関節アーム1を動作させる作動プログラム、順運動学演算実行プログラム、ヤコビ行列演算実行プログラムおよび疑似逆行列演算実行プログラム、回転角度演算実行プログラム等を記憶している。   The memory 5 is formed of a volatile memory and a non-volatile memory, is connected to the controller 2, and supplies various stored information to the controller 2. The program storage unit (PM) 51 of the memory 5 stores an operation program for operating the joint arm 1, a forward kinematics calculation execution program, a Jacobian matrix calculation execution program, a pseudo inverse matrix calculation execution program, a rotation angle calculation execution program, and the like. is doing.

また、データ記憶部(DM)52には、関節アーム1を動作させるための作動データ、ツール14の先端の現在位置と、最終目標位置との間を直線補間するためのデータ、パルスエンコーダ16a〜16fの検出信号から各リンク11a〜11gの回転角度を検出するためのデータ等が記憶されている。
さらに、係数記憶部(CM)53には、偏差が所定条件を満足する否かを判断するための係数データ等が記憶されている。
Further, the data storage unit (DM) 52 includes operation data for operating the joint arm 1, data for linear interpolation between the current position of the tip of the tool 14 and the final target position, and pulse encoders 16a to 16a. Data for detecting the rotation angle of each link 11a to 11g from the detection signal of 16f is stored.
Further, the coefficient storage unit (CM) 53 stores coefficient data and the like for determining whether or not the deviation satisfies a predetermined condition.

ツールドライバ6は、コントローラー2およびツール14の狭持片14a、14bを作動させるための図示しない電動モーターに接続されている。ツールドライバ6は、モーターリレーまたはトランジスタモジュール等により形成されており、コントローラー2からの作動信号に基づき電動モーターを駆動させ、ツール14の狭持片14a、14bを作動させる。
コントローラー2の制御部21はCPUにより形成され、入力装置4に対する操作に基づいて各演算部を制御するとともに、モーター駆動部3a〜3fに対し発信し、関節アーム1を動作させる。
The tool driver 6 is connected to an electric motor (not shown) for operating the holding pieces 14a and 14b of the controller 2 and the tool 14. The tool driver 6 is formed by a motor relay, a transistor module, or the like, and drives the electric motor based on an operation signal from the controller 2 to operate the holding pieces 14a and 14b of the tool 14.
The control unit 21 of the controller 2 is formed by a CPU and controls each calculation unit based on an operation on the input device 4 and transmits to the motor drive units 3 a to 3 f to operate the joint arm 1.

また、順運動学演算部22(本発明の先端部演算手段に該当する)は、制御部21により制御され、関節アーム1の仕様に応じ、パルスエンコーダ16a〜16fにより検出された各リンク11a〜11gの回転角度に基づき、順運動学によりツール14の先端の現在位置および現在姿勢を算出する。
また、偏差判定部23(本発明の偏差判定手段に該当する)は制御部21により制御され、順運動学演算部22により算出されたツール14の先端の現在位置および現在姿勢の、ツール14の目標位置および目標姿勢に対する偏差を算出し、算出された偏差が所定条件を満足するか否かを判断する。
Further, the forward kinematics calculation unit 22 (corresponding to the tip calculation unit of the present invention) is controlled by the control unit 21, and each link 11a to 11f detected by the pulse encoders 16a to 16f according to the specifications of the joint arm 1. Based on the rotation angle of 11 g, the current position and current posture of the tip of the tool 14 are calculated by forward kinematics.
Further, the deviation determination unit 23 (corresponding to the deviation determination means of the present invention) is controlled by the control unit 21, and the current position and posture of the tool 14 calculated by the forward kinematics calculation unit 22 of the tool 14. A deviation with respect to the target position and the target posture is calculated, and it is determined whether or not the calculated deviation satisfies a predetermined condition.

また、行列演算部24は制御部21により制御され、検出された各リンク11a〜11gの回転角度と、順運動学演算部22により算出されたツール14の先端の現在位置および現在姿勢とから、ヤコビ行列およびその疑似逆行列を算出する。
また、回転角更新部25(本発明の回転角度更新手段に該当する)は制御部21により制御され、偏差判定部23により算出された偏差に基づき、各々のリンク11a〜11gの隣接するリンク11a〜11gに対する修正角度を算出し、これらの回転角度を更新する。
Further, the matrix calculation unit 24 is controlled by the control unit 21, and from the detected rotation angle of each link 11 a to 11 g and the current position and current posture of the tip of the tool 14 calculated by the forward kinematics calculation unit 22, The Jacobian matrix and its pseudo inverse matrix are calculated.
Further, the rotation angle update unit 25 (corresponding to the rotation angle update unit of the present invention) is controlled by the control unit 21, and based on the deviation calculated by the deviation determination unit 23, the link 11a adjacent to each link 11a to 11g. Calculate correction angles for ˜11 g and update these rotation angles.

次に、図3乃至図6に基づき、本実施形態による多関節ロボットのコントローラー2による作動制御方法について説明する。
最初に、入力装置4に対するユーザーの操作により、3次元上においてツール14の先端の最終目標位置(ゴールポイント)F、および最終目標位置Fでのツール14の姿勢がコントローラー2に対して入力される。制御部21は関節アーム1の周辺の障害物との干渉の回避を考慮して、図3に示すように、ツール14の先端の現在位置(スタートポイント)Sと、ツール14の先端の最終目標位置Fとを結ぶように、3次元上においてツール14の先端の移動軌跡Hを形成する。
Next, based on FIG. 3 thru | or FIG. 6, the operation control method by the controller 2 of the articulated robot by this embodiment is demonstrated.
First, the final target position (goal point) F at the tip of the tool 14 in three dimensions and the posture of the tool 14 at the final target position F are input to the controller 2 by a user operation on the input device 4. . In consideration of avoiding interference with obstacles around the joint arm 1, the control unit 21 considers the current position (start point) S of the tip of the tool 14 and the final target of the tip of the tool 14 as shown in FIG. 3. A movement locus H of the tip of the tool 14 is formed in three dimensions so as to connect the position F.

次に、制御部21が形成された移動軌跡Hを直線補間することにより、移動軌跡H上には複数の補間点P1〜Pnが設けられる。あるいは、ユーザーが入力装置4を操作して、移動軌跡Hを直線補間することにより、補間点P1〜Pnを形成してもよい。各々の補間点P1〜Pnにおいては、周辺の障害物との干渉の回避等を考慮して、ツール14の先端の位置および姿勢(目標位置および目標姿勢:Rwref)が定められている。 Next, a plurality of interpolation points P1 to Pn are provided on the movement locus H by linearly interpolating the movement locus H on which the control unit 21 is formed. Alternatively, the user may operate the input device 4 to form the interpolation points P1 to Pn by linearly interpolating the movement locus H. At each of the interpolation points P1 to Pn, the position and posture of the tip of the tool 14 (target position and target posture: Rw ref ) are determined in consideration of avoidance of interference with surrounding obstacles.

次に、ツール14の先端を現在位置から直近の補間点P1〜Pnに移動させるために、各リンク11a〜11gを隣接するリンク11a〜11gに対して回転させる角度:θnowを求める収束演算を行う。この回転角度:θnowは、ツール14の先端が補間点P1〜Pn上の目標位置および目標姿勢:Rwrefを充足することが可能な値である必要がある。
例えば、ツール14の先端が現在スタートポイントSにある場合において、ツール14の先端を補間点P1に移動させる場合を考える。図5に示すように、最初に入力装置4により、補間点P1上における目標位置および目標姿勢:Rwrefが入力される。また、パルスエンコーダ16a〜16fにより、スタートポイントS上の、各々のリンク11a〜11gの隣接するリンク11a〜11gに対する、現在の回転角度:θnowがコントローラー2に入力される(ステップS501)。
Next, in order to move the tip of the tool 14 to the nearest interpolation points P1 to Pn from the current position, a convergence operation for obtaining an angle: θ now for rotating each link 11a to 11g with respect to the adjacent links 11a to 11g is performed. Do. This rotation angle: θ now needs to be a value that allows the tip of the tool 14 to satisfy the target position and target posture: Rw ref on the interpolation points P1 to Pn.
For example, consider a case where the tip of the tool 14 is moved to the interpolation point P1 when the tip of the tool 14 is currently at the start point S. As shown in FIG. 5, first, the input device 4 inputs a target position and target posture: Rw ref on the interpolation point P1. Further, the current rotation angle: θ now with respect to the links 11a to 11g adjacent to the links 11a to 11g on the start point S is input to the controller 2 by the pulse encoders 16a to 16f (step S501).

次に、制御部21のメモリカウンター中のkを0とし(ステップS502)、その後、kが1だけインクリメントされる(ステップS503)。次に、順運動学演算部22により、各リンク11a〜11gの現在の回転角度:θnowに基づき、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowを算出する(ステップS504、図4において符号75に示す)。 Next, k in the memory counter of the control unit 21 is set to 0 (step S502), and then k is incremented by 1 (step S503). Next, the forward kinematics calculation unit 22 calculates the current position and the current posture: Rw now of the tip of the tool 14 based on the current rotation angle: θ now of each link 11a to 11g (step S504, in FIG. 4). (Indicated by reference numeral 75).

次に、ツール14の先端の目標位置および目標姿勢:Rwrefとツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowとから、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowの、ツール14の先端の目標位置および目標姿勢:Rwrefに対する偏差:ΔRw=Rwref−Rwnowが算出される(ステップS505、図4において符号71に示す)。具体的にいえば、図4において符号72に示すように、偏差:ΔRwは位置偏差パラメータ:ΔPwと姿勢偏差パラメータ:ΔQw(以下、それぞれ位置偏差:ΔPw、姿勢偏差:ΔQwという)とにより構成されている(ΔRw=(ΔPw,ΔQw))。また、ツール14の先端の現在位置:Pwnow、目標位置:Pwref、現在姿勢:Qwnow、目標姿勢:Qwrefとすると、ΔPw=Pwref−Pwnow、ΔQw=Qwref−Qwnowとなる。 Next, from the target position and target posture of the tip of the tool 14: Rw ref and the current position and current posture of the tip of the tool 14: Rw now , the tool 14 of the current position and current posture of the tool 14: Rw now the tip of the target position and target posture: deviation to Rw ref: ΔRw = Rw ref -Rw now is calculated (step S505, indicated by reference numeral 71 in FIG. 4). More specifically, as indicated by reference numeral 72 in FIG. 4, the deviation: ΔRw is composed of a position deviation parameter: ΔPw and an attitude deviation parameter: ΔQw (hereinafter referred to as position deviation: ΔPw, attitude deviation: ΔQw, respectively). (ΔRw = (ΔPw, ΔQw)). Further, if the current position of the tip of the tool 14 is Pw now , the target position is Pw ref , the current posture is Qw now , and the target posture is Qw ref , ΔPw = Pw ref −Pw now and ΔQw = Qw ref −Qw now. .

次に、偏差:ΔRwが所定の比較値:εと比較され、偏差:ΔRwが比較値:ε以下(本発明の所定条件に該当する)の場合、収束解が求まったとされる(ステップS506)。具体的にいえば、偏差:ΔRwを構成する位置偏差:ΔPwと姿勢偏差:ΔQwが、それぞれ所定の比較値:εp、εQと比較される。位置偏差:ΔPw(=Pwref−Pwnow)が比較値:εp以下で、かつ、姿勢偏差:ΔQw(=Qwref−Qwnow)が比較値:εQ以下の場合、収束解が求まったとされる。 Next, when the deviation: ΔRw is compared with a predetermined comparison value: ε, and the deviation: ΔRw is equal to or less than the comparison value: ε (corresponding to the predetermined condition of the present invention), it is determined that a convergence solution has been obtained (step S506). . More specifically, the positional deviation: ΔPw and the attitude deviation: ΔQw constituting the deviation: ΔRw are compared with predetermined comparison values: εp, εQ, respectively. If the position deviation: ΔPw (= Pw ref −Pw now ) is the comparison value: εp or less and the attitude deviation: ΔQw (= Qw ref −Qw now ) is the comparison value: εQ or less, the convergence solution is determined. .

これによりモーター駆動部3a〜3fは、回転角更新部25により更新された回転角度:θnowに基づき、ステッピングモーター13a〜13fを作動させ、各々のリンク11a〜11gを隣接するリンク11a〜11gに対して旋回させて、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowを修正し、補間点P1への移動を完了する(ステップS508)。ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowが修正された後、メインルーチンによる制御は終了する。
尚、メインルーチンの1巡目において収束解が求まった場合は、ステップS508において、入力された現在の回転角度:θnowに基づき、ステッピングモーター13a〜13fを作動させるため、リンク11a〜11gは実質的には旋回しない。
As a result, the motor drive units 3a to 3f operate the stepping motors 13a to 13f based on the rotation angle updated by the rotation angle update unit 25: θ now so that each link 11a to 11g is changed to the adjacent link 11a to 11g. Then, the current position of the tip of the tool 14 and the current posture: Rw now are corrected, and the movement to the interpolation point P1 is completed (step S508). After the current position and current posture: Rw now at the tip of the tool 14 are corrected, the control by the main routine is finished.
When the convergence solution is obtained in the first round of the main routine, in step S508, the stepping motors 13a to 13f are operated based on the input current rotation angle: θ now. Does not turn.

一方、偏差:ΔRwが比較値:εよりも大きい場合(位置偏差:ΔPwが比較値:εpよりも大きい、または、姿勢偏差:ΔQwが比較値:εQよりも大きい場合)、収束解は求まっておらず、リンク11a〜11gの修正角度:Δθの算出回数がN回を超えたか否かが判定される(ステップS507)。リンク11a〜11gの修正角度:Δθの算出回数がN回以下の場合、ステップS509へと進む。   On the other hand, when the deviation: ΔRw is larger than the comparison value: ε (when the position deviation: ΔPw is larger than the comparison value: εp or the posture deviation: ΔQw is larger than the comparison value: εQ), the convergence solution is obtained. In step S507, it is determined whether the calculated number of correction angles: Δθ of the links 11a to 11g has exceeded N times. If the calculated number of correction angles: Δθ of the links 11a to 11g is N or less, the process proceeds to step S509.

次に、関係式:J・θnow=Rwnowに基づき、各リンク11a〜11gの現在の回転角度:θnow、および順運動学演算部22により求められたツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowを用いて、ヤコビ行列:Jを算出する(ステップS509)。前述したように、ヤコビ行列:Jとは、各リンク11a〜11gの回転角度:θnowをツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowに変換するための関数を行列化したものである。本実施形態の場合、ヤコビ行列:Jは6行6列(6×6)の行列となる。 Next, based on the relational expression: J · θ now = Rw now , the current rotation angle: θ now of each link 11a to 11g, and the current position and the current position of the tip of the tool 14 obtained by the forward kinematics calculation unit 22 The Jacobian matrix: J is calculated using the posture: Rw now (step S509). As described above, the Jacobian matrix: J is a matrix of functions for converting the rotation angle: θ now of each link 11a to 11g into the current position and the current attitude of the tip of the tool 14: Rw now. . In the case of the present embodiment, the Jacobian matrix: J is a 6 × 6 (6 × 6) matrix.

次に、求められたヤコビ行列:Jから、関係式:J=JT・(J・JT-1に基づき、ヤコビ行列:Jの疑似逆行列:Jが求められる(ステップS510)。尚、上式において、例えば、ATは行列Aの転置行列を表し、A-1は行列Aの逆行列を表している。
次に、疑似逆行列:Jと偏差:ΔRwとから、関係式:Δθ=J・ΔRwに基づき、リンク11a〜11gの修正角度:Δθが求められ(ステップS511、図4において符号73に示す)、求められた修正角度:Δθにより、リンク11a〜11gの回転角度:θnowが更新される(ステップS512、図4において符号74に示す)。
Next, the obtained Jacobian: from J, relationship: based on the J ♯ = J T · (J · J T) -1, Jacobian matrix: J pseudo inverse matrix: J is determined (step S510) . In the above equation, for example, A T represents a transposed matrix of the matrix A, and A −1 represents an inverse matrix of the matrix A.
Next, from the pseudo inverse matrix: J # and the deviation: ΔRw, the correction angle: Δθ of the links 11a to 11g is obtained based on the relational expression: Δθ = J # · ΔRw (step S511, denoted by reference numeral 73 in FIG. 4). The rotation angle: θ now of the links 11a to 11g is updated with the obtained correction angle: Δθ (step S512, indicated by reference numeral 74 in FIG. 4).

次に、制御部21のメモリカウンター中のkを1だけインクリメントし(ステップS503)、再び、ステップS504以降の演算処理を実行する。すなわち、順運動学演算部22が前回更新されたリンク11a〜11gの回転角度:θnowに基づき、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowを新たに算出する。また、回転角更新部25は、新たに算出された偏差:ΔRwが比較値:ε以下であると判断されるまで(収束解が求まるまで)、繰り返して回転角度:θnowを更新する。 Next, k in the memory counter of the control unit 21 is incremented by 1 (step S503), and the arithmetic processing after step S504 is executed again. That is, the forward kinematics calculation unit 22 newly calculates the current position of the tip of the tool 14 and the current posture: Rw now based on the rotation angle: θ now of the links 11a to 11g updated last time. The rotation angle update unit 25 repeatedly updates the rotation angle: θ now until it is determined that the newly calculated deviation: ΔRw is equal to or less than the comparison value: ε (until the convergence solution is obtained).

偏差:ΔRwが比較値:εよりも大きいと判断された後、リンク11a〜11gの修正角度:Δθの算出回数がN回を超えたと判定された場合、図6に示したサブルーチンによる制御が開始される。
図6に示したサブルーチンにおいては、最初に、制御部21のメモリカウンター中のUを0とし(ステップS601)、その後、Uが1だけインクリメントされて、1巡目のルーチンが開始する(ステップS602)。さらに、制御部21のメモリカウンター中のMを0とし(ステップS603)、その後、Mが1だけインクリメントされる(ステップS604)。
次に、上述したメインルーチンの場合と同様に、ヤコビ行列:Jを算出し(ステップS605)、求められたヤコビ行列:Jから、ヤコビ行列:Jの疑似逆行列:Jが求められる(ステップS606)。
After it is determined that the deviation: ΔRw is larger than the comparison value: ε, the control by the subroutine shown in FIG. 6 is started when it is determined that the correction angle: Δθ of the links 11a to 11g exceeds N times. Is done.
In the subroutine shown in FIG. 6, first, U in the memory counter of the control unit 21 is set to 0 (step S601), and then U is incremented by 1 to start the first-round routine (step S602). ). Further, M in the memory counter of the control unit 21 is set to 0 (step S603), and then M is incremented by 1 (step S604).
Next, as in the case of the main routine described above, the Jacobian matrix: J is calculated (step S605), and the pseudo inverse matrix: J # of the Jacobian matrix: J is obtained from the obtained Jacobian matrix: J (step S605). S606).

次に、疑似逆行列:Jとメインルーチンにおいて算出された偏差:ΔRwとから、関係式:Δθ=J・ΔRwに基づき、リンク11a〜11gの修正角度:Δθが求められ(ステップS607、図4において符号78に示す)、求められた修正角度:Δθにより、リンク11a〜11gの回転角度:θnowが更新される(ステップS608、図4において符号79に示す)。
次に、順運動学演算部22により、新たに更新されたリンク11a〜11gの回転角度:θnowに基づき、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowを算出する(ステップS609、図4において符号80に示す)。
Next, from the pseudo inverse matrix: J # and the deviation: ΔRw calculated in the main routine, the correction angle: Δθ of the links 11a to 11g is obtained based on the relational expression: Δθ = J # · ΔRw (step S607, The rotation angle: θ now of the links 11a to 11g is updated with the obtained correction angle: Δθ (step S608, indicated by reference numeral 79 in FIG. 4).
Next, the forward kinematics calculation unit 22 calculates the current position and the current posture: Rw now of the tip of the tool 14 based on the newly updated rotation angle: θ now of the links 11a to 11g (step S609, FIG. 4 at 80).

次に、ツール14の先端の目標位置および目標姿勢:Rwrefと、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowとから、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowの、ツール14の先端の目標位置および目標姿勢:Rwrefに対する偏差:ΔRwが算出される(ステップS610、図4において符号76に示す)。
この場合、偏差:ΔRwは位置偏差:ΔPwと姿勢偏差:ΔQw´とにより構成されている。また、ツール14の先端の現在位置:Pwnow、目標位置:Pwref、とすると、位置偏差:ΔPw=Pwref−Pwnowとなる。
Next, from the target position and target posture of the tip of the tool 14: Rw ref and the current position and current posture of the tip of the tool 14: Rw now , the tool at the current position and current posture of the tool 14: Rw now The deviation: ΔRw with respect to the target position and target posture: Rw ref of the tip 14 is calculated (step S610, indicated by reference numeral 76 in FIG. 4).
In this case, the deviation: ΔRw is composed of a position deviation: ΔPw and an attitude deviation: ΔQw ′. Further, assuming that the current position of the tip of the tool 14 is Pw now and the target position is Pw ref , the positional deviation is ΔPw = Pw ref −Pw now .

しかしながら、ツール14の先端の現在姿勢:Qwnow、目標姿勢:Qwrefとすると、姿勢偏差:ΔQw´は、関係式:ΔQw´=0.9・(Qwref−Qwnow)により算出される(図4において符号77に示す)。すなわち、メインルーチンの場合と同様にΔQw=Qwref−Qwnowとすれば、ΔQw´=0.9・ΔQwとなる。ここで、0.9は重み係数:Wqであり、サブルーチンにおける1巡目のルーチンにおいては0.9と定められている。 However, assuming that the current posture at the tip of the tool 14 is Qw now and the target posture is Qw ref , the posture deviation: ΔQw ′ is calculated by the relational expression: ΔQw ′ = 0.9 · (Qw ref −Qw now ) ( (Indicated by reference numeral 77 in FIG. 4). That is, as in the case of the main routine, if ΔQw = Qw ref −Qw now , then ΔQw ′ = 0.9 · ΔQw. Here, 0.9 is a weighting factor: Wq, and is set to 0.9 in the first round of the subroutine.

次に、偏差:ΔRwを構成する位置偏差:ΔPwと姿勢偏差:ΔQw´が、それぞれ所定の比較値:εp、εQと比較される。位置偏差:ΔPw(=Pwref−Pwnow)が比較値:εp以下で、かつ、姿勢偏差:ΔQw´(=0.9・(Qwref−Qwnow))が比較値:εQ以下の場合、収束解が求まったとされる(ステップS611)。これから分かるように、サブルーチンによる制御においてはメインルーチンによる制御に対し、位置偏差:ΔPwの比較値:εpに対する比較条件は緩和されていないが、姿勢偏差:ΔQw´は減少されているため、姿勢偏差:ΔQw´の比較値:εQに対する比較条件は緩和されている。 Next, the positional deviation: ΔPw and the attitude deviation: ΔQw ′ constituting the deviation: ΔRw are compared with predetermined comparison values: εp, εQ, respectively. When the position deviation: ΔPw (= Pw ref −Pw now ) is a comparison value: εp or less and the posture deviation: ΔQw ′ (= 0.9 · (Qw ref −Qw now )) is a comparison value: εQ or less, It is assumed that the convergence solution has been obtained (step S611). As can be seen, in the control by the subroutine, the comparison condition for the position deviation: ΔPw comparison value: εp is not relaxed compared to the control by the main routine, but the posture deviation: ΔQw ′ is decreased. : Comparative value of ΔQw ′: The comparison condition for εQ is relaxed.

収束解が求まると、モーター駆動部3a〜3fは、回転角更新部25により更新された回転角度:θnowに基づき、ステッピングモーター13a〜13fを作動させ、各々のリンク11a〜11gを隣接する前記リンク11a〜11gに対して旋回させて、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowを修正する(ステップS614)。ツール14先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowが修正された後、サブルーチンによる制御は終了する。 When the convergence solution is obtained, the motor driving units 3a to 3f operate the stepping motors 13a to 13f on the basis of the rotation angle: θ now updated by the rotation angle update unit 25, so that the links 11a to 11g are adjacent to each other. It is made to turn with respect to the links 11a to 11g, and the current position and the current posture: Rw now at the tip of the tool 14 are corrected (step S614). After the current position and current posture at the tip of the tool 14 are corrected: Rw now , the control by the subroutine ends.

一方、位置偏差:ΔPwが比較値:εpよりも大きい、または、姿勢偏差:ΔQw´が比較値:εQよりも大きい場合、収束解は求まっておらず、リンク11a〜11gの修正角度:Δθの算出回数がL回を超えたか否かが判定される(ステップS612)。リンク11a〜11gの修正角度:Δθの算出回数がL回以下の場合、Mがさらに1つずつインクリメントされ、収束解が求まるまで上述した演算が再度繰り返される(ステップS604〜ステップS611、図4において符号76〜80に示す)。   On the other hand, when the position deviation: ΔPw is larger than the comparison value: εp or the posture deviation: ΔQw ′ is larger than the comparison value: εQ, the convergence solution is not obtained, and the correction angle of the links 11a to 11g: Δθ It is determined whether or not the number of calculations exceeds L (step S612). Correction angle of links 11a to 11g: When the number of times Δθ is calculated is L or less, M is further incremented by one, and the above-described calculation is repeated again until a convergent solution is obtained (steps S604 to S611, in FIG. 4). Indicated by reference numerals 76 to 80).

収束解が求まらずにMがLを超えた場合(ステップS612)、UがSを超えているか否かが判定され(ステップS613)、メモリカウンター中のUがS以下である場合、Uが1つだけインクリメントされた上で、サブルーチンの2巡目のルーチンが開始され、再び上述した演算が繰り返される(ステップS604〜ステップS612)。   When M exceeds L without obtaining a convergence solution (step S612), it is determined whether U exceeds S (step S613). If U in the memory counter is equal to or less than S, U Is incremented by one, the second routine of the subroutine is started, and the above-described calculation is repeated again (steps S604 to S612).

サブルーチンの2巡目のルーチンにおいては、位置偏差:ΔPwはイニシャルルーチンと同様に関係式:ΔPw=Pwref−Pwnowにより算出されるが、姿勢偏差:ΔQw´は、関係式:ΔQw´=0.92・(Qwref−Qwnow)により算出される(ステップS610、図4において符号82に示す)。すなわち、重み係数:Wq=0.92と定められる。 In second round routines subroutines, position deviation:? Pw similarly relationship with the initial routine: ΔPw = Pw ref -Pw but is calculated by now, attitude deviation: DerutaQw' is relation: ΔQw' = 0 .9 2 · (Qw ref −Qw now ) (step S610, indicated by reference numeral 82 in FIG. 4). That is, the weighting factor: defined as Wq = 0.9 2.

また、サブルーチンの2巡目のルーチンにおいても、位置偏差:ΔPwと姿勢偏差:ΔQw´が、それぞれ比較値:εp、εQと比較される。位置偏差:ΔPw(=Pwref−Pwnow)が比較値:εp以下で、かつ、姿勢偏差:ΔQw´(=0.92・(Qwref−Qwnow))が比較値:εQ以下の場合、収束解が求まったとされる(ステップS611)。これから分かるように、サブルーチンの2巡目のルーチンによる制御においては、メインルーチンによる制御に対し、姿勢偏差:ΔQw´の比較値:εQに対する比較条件がさらに緩和された状態で、収束演算が行われる。 Also in the second round of the subroutine, the position deviation: ΔPw and the attitude deviation: ΔQw ′ are respectively compared with the comparison values: εp, εQ. Position deviation: ΔPw (= Pw ref -Pw now ) comparison value: .epsilon.p below and attitude deviation: ΔQw' (= 0.9 2 · ( Qw ref -Qw now)) is compared values: IpushironQ if: It is assumed that a convergent solution has been obtained (step S611). As can be seen, in the control by the routine of the second round of the subroutine, the convergence calculation is performed in a state in which the comparison condition for the posture deviation: ΔQw ′ comparison value: εQ is further relaxed compared to the control by the main routine. .

これ以降サブルーチンにおいて、U巡目のルーチンにおける姿勢偏差:ΔQw´を、関係式:ΔQw´=0.9U・(Qwref−Qwnow)で求めた上で(図4において符号87に示す)、位置偏差:ΔPwが比較値:εp以下で、かつ、姿勢偏差:ΔQw´が比較値:εQ以下であると判断されるまで(収束解が求まるまで)、回転角更新部25は繰り返して修正角度:Δθを算出する。 Thereafter, in the subroutine, the attitude deviation: ΔQw ′ in the routine of the U-th round is obtained by the relational expression: ΔQw ′ = 0.9 U · (Qw ref −Qw now ) (indicated by reference numeral 87 in FIG. 4). The rotation angle update unit 25 repeatedly corrects until it is determined that the position deviation: ΔPw is equal to or less than the comparison value: εp and the posture deviation: ΔQw ′ is equal to or less than the comparison value: εQ (until the convergence solution is obtained). Angle: Δθ is calculated.

位置偏差:ΔPwが比較値:εpよりも大きい、または、姿勢偏差:ΔQw´が比較値:εQよりも大きいと判断され(ステップS611)、リンク11a〜11gの修正角度:Δθの算出回数がL回を超えたと判定された(ステップS612)後、さらに、メモリカウンター中のUがSを超えたと判定された場合、収束解は求まらずにサブルーチンは終了する(ステップS613)。   It is determined that the position deviation: ΔPw is larger than the comparison value: εp, or the posture deviation: ΔQw ′ is larger than the comparison value: εQ (step S611), and the correction angle of the links 11a to 11g: the number of calculations of Δθ is L. After it is determined that the number of times has exceeded (step S612), if it is further determined that U in the memory counter has exceeded S, the converged solution is not obtained and the subroutine ends (step S613).

本実施形態によれば、偏差判定部23は、偏差:ΔRwが比較値:ε以上であると判断し、かつ、回転角更新部25による修正角度:Δθの算出回数がN回を超えた場合には、次回(サブルーチンにおけるイニシャルルーチン)に算出される偏差:ΔRwの比較値:εに対する比較条件を緩和し、偏差:ΔRwが緩和された比較条件を満足するか否かを判断する。
したがって、収束解が求まらずに、修正角度:Δθの算出回数がN回を超えた場合には、比較条件を緩和することにより、リンク11a〜11gの回転角度:θnowが求まりやすくなるため、関節アーム1が移動軌跡Hの途中で停止することがなく、目標位置および目標姿勢に到達するように移動することができる。
According to the present embodiment, the deviation determination unit 23 determines that the deviation: ΔRw is greater than or equal to the comparison value: ε, and the number of calculations of the correction angle: Δθ by the rotation angle update unit 25 exceeds N times. For the next time (initial routine in the subroutine), the comparison condition for deviation: ΔRw is compared with ε and the comparison condition for ε is relaxed, and it is determined whether deviation: ΔRw satisfies the relaxed comparison condition.
Therefore, when the number of times of calculation of the correction angle: Δθ exceeds N without obtaining the convergence solution, the rotation angle: θ now of the links 11a to 11g can be easily obtained by relaxing the comparison condition. Therefore, the joint arm 1 can move so as to reach the target position and target posture without stopping in the middle of the movement locus H.

また、収束解が求まりにくい場合にも、短時間で各リンク11a〜11gの回転角度:θnowを求めて関節アーム1を移動させることができ、作動効率を向上させることが可能になる。
また、ツール14の先端の現在姿勢:Qwnowと目標姿勢:Qwrefとにより算出された姿勢偏差:ΔQwに対する比較条件のみを緩和し、ツール14の先端の現在位置:Pwnowと目標位置:Pwrefとにより算出された位置偏差:ΔPwに対する所定条件を緩和することがないため、ツール14の先端が移動軌跡H上の位置を外れることがなく、先端の他部材に対する干渉等を避けることができる。
Further, even when it is difficult to obtain a convergent solution, the joint arm 1 can be moved in a short time by obtaining the rotation angle: θ now of each link 11a to 11g, and the operation efficiency can be improved.
Further, only the comparison condition for the posture deviation: ΔQw calculated from the current posture: Qw now and the target posture: Qw ref of the tool 14 is relaxed, and the current position: Pw now and the target position: Pw of the tool 14 tip. Since the predetermined condition for the positional deviation calculated by ref : ΔPw is not relaxed, the tip of the tool 14 does not deviate from the position on the movement locus H, and interference with other members of the tip can be avoided. .

また、偏差:ΔRwが比較値:ε以下でないと判断し、かつ、修正角度:Δθの算出回数がN回を超えた場合には、次回に算出される姿勢偏差:ΔQw´を所定量だけ減少させて収束解を求める演算を行い、所定量だけ減少された姿勢偏差:ΔQw´が比較値:εQ以下であるか否かを判断するため、簡単な演算によりリンク11a〜11gの回転角度:θnowの収束解を求まりやすくすることができる。 Further, when it is determined that the deviation: ΔRw is not equal to or less than the comparison value: ε, and the number of calculation of the correction angle: Δθ exceeds N times, the posture deviation: ΔQw ′ calculated next time is decreased by a predetermined amount. In order to determine whether the attitude deviation: ΔQw ′ reduced by a predetermined amount is equal to or less than the comparison value: εQ, the rotation angle of the links 11a to 11g: θ The convergence solution of now can be easily found.

また、所定量だけ減少された姿勢偏差:ΔQw´により構成された偏差:ΔRwを用いて収束演算を行っても、偏差:ΔRwが比較値:ε以下でないと判断した場合、次回、算出される姿勢偏差:ΔQw´をさらに所定量だけ減少させる。そして、さらに所定量だけ減少された姿勢偏差:ΔQw´を用いて収束演算を行い、姿勢偏差:ΔQw´が比較値:εQ以下であるか否かを判断することにより、さらにリンク11a〜11gの回転角度:θnowが求まりやすくなるため、いっそう短時間で各リンク11a〜11gの回転角度:θnowを求めることができる。 Further, even if the convergence calculation is performed using the deviation: ΔRw constituted by the posture deviation: ΔQw ′ reduced by a predetermined amount, it is calculated next time when it is determined that the deviation: ΔRw is not equal to or less than the comparison value: ε. Posture deviation: ΔQw ′ is further decreased by a predetermined amount. Further, a convergence calculation is performed using the posture deviation: ΔQw ′ further reduced by a predetermined amount, and it is further determined whether or not the posture deviation: ΔQw ′ is equal to or less than the comparison value: εQ. rotation angle: theta now for tends Motomari, the rotation angle of each link 11a~11g more in a short time: it is possible to obtain the theta now.

<実施形態2>
図7に基づき、本発明の実施形態2による多関節ロボットについて説明する。以下、実施形態1と異なる構成についてのみ説明を行う。本実施形態のサブルーチンによる制御においては、ツール14の先端の目標位置:Pwrefとツール14の先端の現在位置:Pwnowとから、ツール14の先端の位置偏差:ΔPwが算出され、位置偏差:ΔPwをツール14の先端の偏差:ΔRwとしている(ステップS708)。
<Embodiment 2>
Based on FIG. 7, an articulated robot according to Embodiment 2 of the present invention will be described. Only the configuration different from that of the first embodiment will be described below. In the control by the subroutine of the present embodiment, the positional deviation: ΔPw of the tip of the tool 14 is calculated from the target position: Pw ref of the tip of the tool 14 and the current position of the tip of the tool 14: Pw now. ΔPw is set as the deviation of the tip of the tool 14: ΔRw (step S708).

すなわち本実施形態においては、偏差:ΔRwを算出する際に、ツール14の先端の目標姿勢:Qwrefとツール14の先端の現在姿勢:Qwnowとによるツール14の先端の姿勢偏差:ΔQwは算出されていない。
したがって、位置偏差:ΔPwのみが所定の比較値:εpと比較され、位置偏差:ΔPwが比較値:εp以下の場合、収束解が求まったとされる(ステップS709)。一方、ツール14の先端の姿勢偏差:ΔQwと比較値:εQとの比較は行われない。
That is, in this embodiment, when calculating the deviation: ΔRw, the deviation of the tip of the tool 14: ΔQw based on the target posture of the tip of the tool 14: Qw ref and the current posture of the tip of the tool 14: Qw now is calculated. It has not been.
Accordingly, only the positional deviation: ΔPw is compared with the predetermined comparison value: εp, and if the positional deviation: ΔPw is equal to or less than the comparison value: εp, it is determined that the convergence solution has been obtained (step S709). On the other hand, the posture deviation at the tip of the tool 14: ΔQw and the comparison value: εQ are not compared.

本実施形態によれば、姿勢偏差ΔQwが比較値:εQ以下であるか否かを判断せず、ツール14の先端の現在位置Pwnowと目標位置Pwrefにより算出された位置偏差ΔPwが、比較値:εp以下であるか否かのみを判断するため、偏差判定部23による演算時間を大幅に短縮できる。
また、ツール14の先端の現在姿勢Qwnowと目標姿勢Qwrefとによる姿勢偏差ΔQwを算出せず、現在位置Pwnowと目標位置Pwrefとによる位置偏差ΔPwのみを算出するため、偏差判定部23による演算時間を短縮できるとともに、演算に要する回転角更新部25のメモリ容量を低減できる。
According to this embodiment, attitude deviation ΔQw comparison value: IpushironQ without determining in whether or less, the current position Pw now and the target position Pw position deviation ΔPw calculated by ref of the tip of the tool 14, compared Since it is determined only whether or not the value is equal to or less than εp, the calculation time by the deviation determination unit 23 can be greatly shortened.
Further, the deviation determination unit 23 calculates the position deviation ΔPw between the current position Pw now and the target position Pw ref without calculating the attitude deviation ΔQw based on the current attitude Qw now and the target attitude Qw ref at the tip of the tool 14. As a result, the memory capacity of the rotation angle update unit 25 required for calculation can be reduced.

尚、本実施形態の場合、それぞれステップS704、ステップS705にて算出されるヤコビ行列:Jおよびその疑似逆行列Jは、3行6列(3×6)の行列となる。
また、本実施形態においては、偏差判定部23において位置偏差ΔPwの算出とともに、ツール14の先端の現在姿勢Qwnowと目標姿勢Qwrefとによる姿勢偏差ΔQwの算出を行い、姿勢偏差ΔQwと比較値εQとの比較は行わずに、位置偏差ΔPwと比較値εpとの比較のみを行ってもよい。
In the case of the present embodiment, the Jacobian matrix: J and its pseudo inverse matrix J # calculated in steps S704 and S705 are 3 × 6 matrices (3 × 6), respectively.
In the present embodiment, the deviation determination unit 23 calculates the position deviation ΔPw, calculates the posture deviation ΔQw based on the current posture Qw now and the target posture Qw ref of the tip of the tool 14, and compares the posture deviation ΔQw with the comparison value. Only the comparison between the position deviation ΔPw and the comparison value εp may be performed without comparing with εQ.

<実施形態3>
図8に基づき、本発明の実施形態3による多関節ロボットについて説明する。以下、実施形態1と異なる構成についてのみ説明を行う。本実施形態のサブルーチンによる制御においては実施形態1と同様に、ツール14の先端の偏差:ΔRwが、ツール14の先端の位置偏差:ΔPwおよび姿勢偏差:ΔQwとにより構成されている。
ツール14の先端の位置偏差:ΔPwは、ツール14の先端の目標位置:Pwrefとツール14の先端の現在位置:Pwnowとから算出されている。一方、ツール14の先端の姿勢偏差:ΔQwは常時0とされている(ステップS808)。
<Embodiment 3>
An articulated robot according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. Only the configuration different from that of the first embodiment will be described below. In the control by the subroutine of the present embodiment, as in the first embodiment, the tip deviation: ΔRw of the tool 14 is composed of the position deviation: ΔPw and the posture deviation: ΔQw of the tip of the tool 14.
The position deviation ΔPw at the tip of the tool 14 is calculated from the target position Pw ref at the tip of the tool 14 and the current position Pw now at the tip of the tool 14. On the other hand, the posture deviation ΔQw at the tip of the tool 14 is always 0 (step S808).

したがって、ツール14の先端の目標位置:Pwrefとツール14の先端の現在位置:Pwnowとから算出された位置偏差:ΔPwと、常に0とされた姿勢偏差:ΔQwとにより形成された偏差:ΔRwが、所定の比較値:εと比較され、偏差:ΔRwが比較値:ε以下の場合、収束解が求まったとされる(ステップS809)。したがって、実質的には位置偏差:ΔPwが比較値:εp以下であれば、収束解が求まったとされる。
本実施形態によれば、位置偏差:ΔPwと、常に0とされた姿勢偏差:ΔQwとにより形成された偏差:ΔRwが比較値:ε以下であるか否かを判断するため、複雑な演算を行うことなく、ツール14の先端の姿勢偏差:ΔQwに対する比較条件を緩和することができる。
Therefore, the deviation formed by the position deviation: ΔPw calculated from the target position of the tip of the tool 14: Pw ref and the current position of the tip of the tool 14: Pw now and the attitude deviation: ΔQw always set to 0: If ΔRw is compared with a predetermined comparison value: ε and deviation: ΔRw is less than or equal to the comparison value: ε, it is determined that a convergent solution has been obtained (step S809). Therefore, if the positional deviation: ΔPw is substantially equal to or less than the comparison value: εp, it is determined that the convergence solution has been obtained.
According to this embodiment, in order to determine whether or not the deviation: ΔRw formed by the position deviation: ΔPw and the attitude deviation: ΔQw always set to 0 is equal to or less than the comparison value: ε, a complicated calculation is performed. Without performing this, it is possible to relax the comparison condition with respect to the attitude deviation ΔQw of the tip of the tool 14.

<実施形態4>
図9に基づき、本発明の実施形態4による多関節ロボットについて説明する。以下、実施形態1と異なる構成についてのみ説明を行う。本実施形態のサブルーチンによる制御においては実施形態1と同様に、ツール14の先端の偏差:ΔRwが、ツール14の先端の位置偏差:ΔPwおよび姿勢偏差:ΔQwとにより構成されている。ツール14の先端の偏差:ΔRwは、ツール14の先端の現在位置および現在姿勢:Rwnowと、目標位置および目標姿勢:Rwrefとから、関係式:ΔRw=Rwref−Rwnowにより求められる(ステップS910)。
<Embodiment 4>
Based on FIG. 9, an articulated robot according to Embodiment 4 of the present invention will be described. Only the configuration different from that of the first embodiment will be described below. In the control by the subroutine of the present embodiment, as in the first embodiment, the tip deviation: ΔRw of the tool 14 is composed of the position deviation: ΔPw and the posture deviation: ΔQw of the tip of the tool 14. Deviation at the tip of the tool 14: ΔRw is obtained from the current position and current posture at the tip of the tool 14: Rw now and the target position and target posture: Rw ref by a relational expression: ΔRw = Rw ref −Rw now ( Step S910).

メモリカウンター中のUを1としたサブルーチンの1巡目のルーチンにおいては、偏差:ΔRwが所定の比較値:1.1×εと比較され、偏差:ΔRwが比較値:1.1×ε以下の場合、収束解が求まったとされる(ステップS911)。具体的にいえば、偏差:ΔRwを構成する位置偏差:ΔPwと姿勢偏差:ΔQwが、それぞれ所定の比較値:1.1×εp、1.1×εQと比較される。位置偏差:ΔPw(=Pwref−Pwnow)が比較値:1.1×εp以下で、かつ、姿勢偏差:ΔQw(=Qwref−Qwnow)が比較値:1.1×εQ以下の場合、収束解が求まったとされる。 In the first round of the subroutine in which U in the memory counter is 1, the deviation: ΔRw is compared with a predetermined comparison value: 1.1 × ε, and the deviation: ΔRw is a comparison value: 1.1 × ε or less. In this case, it is assumed that a convergence solution has been obtained (step S911). Specifically, the positional deviation: ΔPw and the attitude deviation: ΔQw constituting the deviation: ΔRw are compared with predetermined comparison values: 1.1 × εp and 1.1 × εQ, respectively. Position deviation: ΔPw (= Pw ref −Pw now ) is a comparison value: 1.1 × εp or less and posture deviation: ΔQw (= Qw ref −Qw now ) is a comparison value: 1.1 × εQ or less It is said that the convergence solution has been obtained.

また、サブルーチンの2巡目以降のU巡目のルーチンにおいては、比較値を1.1U×εとすることにより比較値をさらに増大させた状態で、収束演算を行う。尚、本実施形態のサブルーチンのU巡目のルーチンにおいて、位置偏差:ΔPw(=Pwref−Pwnow)が比較値:εp以下で、かつ、姿勢偏差:ΔQw(=Qwref−Qwnow)が比較値:1.1U×εQ以下の場合、収束解が求まったとしてもよい。 In the second and subsequent U-routines of the subroutine, the convergence calculation is performed with the comparison value further increased by setting the comparison value to 1.1 U × ε. In the U-th routine of the subroutine of the present embodiment, the position deviation: ΔPw (= Pw ref −Pw now ) is less than the comparison value: εp and the attitude deviation: ΔQw (= Qw ref −Qw now ) is When the comparison value is 1.1 U × εQ or less, a convergent solution may be obtained.

本実施形態によれば、偏差:ΔRwが比較値ε以下でないと判断し、かつ、修正角度Δθの算出回数がN回を超えた場合には、比較値εを所定量だけ増大させ、次回、算出される偏差:ΔRwが所定量だけ増大された比較値:1.1×ε以下であるか否かを判断するため、簡単な演算によりリンク11a〜11gの回転角度:θnowの収束解を求まりやすくすることができる。 According to the present embodiment, when it is determined that the deviation: ΔRw is not equal to or less than the comparison value ε and the number of calculations of the correction angle Δθ exceeds N, the comparison value ε is increased by a predetermined amount, In order to determine whether or not the calculated deviation: ΔRw is equal to or less than the comparison value: 1.1 × ε increased by a predetermined amount, a converged solution of the rotation angles: θ now of the links 11a to 11g is obtained by a simple calculation. It can be easily obtained.

<他の実施形態>
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明による多関節ロボットは、関節アーム1の先端が3次元位置および2次元姿勢をとることの可能な5軸以上のロボットであれば、適用可能である。
上述したメインルーチンにおいて、修正角度:Δθの算出回数が所定回数を超えた場合には、サブルーチンにおいて、ツール14の先端の姿勢偏差:ΔQwに対する所定条件は緩和せず、ツール14の先端の位置偏差:ΔPwに対する所定条件のみを緩和してもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows.
The articulated robot according to the present invention is applicable as long as the tip of the joint arm 1 has a three-dimensional position and a two-dimensional posture and is a five-axis or more robot.
In the main routine described above, when the number of times of calculation of the correction angle: Δθ exceeds the predetermined number, the predetermined condition for the posture deviation: ΔQw of the tool 14 is not relaxed in the subroutine, and the position deviation of the tip of the tool 14 is not relaxed. : Only the predetermined condition for ΔPw may be relaxed.

本発明の多関節ロボットの関節アームの概略図Schematic of the articulated arm of the articulated robot of the present invention 多関節ロボットの電気的構成を示したブロック図Block diagram showing the electrical configuration of an articulated robot 移動軌跡上における補間点の形成方法を示す概略図Schematic showing the method of forming interpolation points on the movement trajectory リンクの修正角度の収束解を求める方法を示すブロック図Block diagram showing how to find the convergence solution for the link correction angle 実施形態1による多関節ロボットの制御方法のメインルーチンを表したフローチャートThe flowchart showing the main routine of the control method of the articulated robot by Embodiment 1. 制御方法のサブルーチンを表したフローチャートFlow chart showing control method subroutine 実施形態2による制御方法のサブルーチンを表したフローチャートThe flowchart showing the subroutine of the control method by Embodiment 2. 実施形態3による制御方法のサブルーチンを表したフローチャートThe flowchart showing the subroutine of the control method by Embodiment 3 実施形態4による制御方法のサブルーチンを表したフローチャートThe flowchart showing the subroutine of the control method by Embodiment 4

符号の説明Explanation of symbols

図面中、1は関節アーム、3a〜3fはモーター駆動部(モーター駆動手段)、11a〜11gはリンク、12a〜12fは関節、13a〜13fはステッピングモーター(駆動モーター)、14はツール(関節アームの先端部)、22は順運動学演算部(先端部演算手段)、23は偏差判定部(偏差判定手段)、25は回転角更新部(回転角度更新手段)を示している。   In the drawings, 1 is a joint arm, 3a to 3f are motor drive units (motor drive means), 11a to 11g are links, 12a to 12f are joints, 13a to 13f are stepping motors (drive motors), and 14 is a tool (joint arm). , 22 is a forward kinematics computing unit (tip computing unit), 23 is a deviation determining unit (deviation judging unit), and 25 is a rotation angle updating unit (rotation angle updating unit).

Claims (8)

関節により複数のリンクが直列に連結された関節アームと、
各々の前記リンクを、隣接する前記リンクに対して前記関節の回転軸を中心に旋回させる駆動モーターと、
電力を供給して前記駆動モーターを作動させるモーター駆動手段と、
各々の前記リンクの隣接する前記リンクに対する回転角度に基づき、前記関節アームの先端部の現在位置および現在姿勢のうちの少なくともいずれかを算出する先端部演算手段と、
前記先端部演算手段により算出された前記関節アームの先端部の現在位置または現在姿勢の、前記関節アームの先端部の目標位置または目標姿勢に対する偏差を算出し、算出した前記偏差が所定条件を満足するか否かを判断する偏差判定手段と、
算出された前記偏差に基づき、各々の前記リンクの隣接する前記リンクに対する修正角度を算出し、算出された前記修正角度に基づき前記回転角度を更新する回転角度更新手段と、
を備え、
前記モーター駆動手段は、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記所定条件を満足していると判断された場合、前記回転角度更新手段により更新された前記回転角度に基づき前記駆動モーターを作動させ、各々の前記リンクを隣接する前記リンクに対して旋回させて、前記関節アームの先端部の現在位置または現在姿勢を修正し、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断された場合、
前記回転角度更新手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足すると判断されるまで、前記偏差に基づき、各々の前記リンクの隣接する前記リンクに対する前記修正角度を算出し、前記修正角度に基づき、繰り返して前記回転角度を更新する多関節ロボットにおいて、
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、次回に算出される前記偏差に対する前記所定条件を緩和し、前記偏差が緩和された前記所定条件を満足するか否かを判断することを特徴とする多関節ロボット。
A joint arm in which a plurality of links are connected in series by a joint;
A drive motor that pivots each of the links about the axis of rotation of the joint relative to the adjacent link;
Motor driving means for supplying electric power to operate the driving motor;
A tip portion calculation means for calculating at least one of a current position and a current posture of the tip portion of the joint arm based on a rotation angle of each link with respect to the adjacent link;
The deviation of the current position or posture of the tip of the joint arm calculated by the tip calculation means with respect to the target position or posture of the tip of the joint arm is calculated, and the calculated deviation satisfies a predetermined condition Deviation judging means for judging whether or not to do,
Rotation angle updating means for calculating a correction angle of each link adjacent to the link based on the calculated deviation, and updating the rotation angle based on the calculated correction angle;
With
The motor driving means is
When the deviation determination means determines that the deviation satisfies the predetermined condition, the drive motor is operated based on the rotation angle updated by the rotation angle update means, and the links are adjacent to each other. Swivel relative to the link to correct the current position or current posture of the tip of the joint arm;
When the deviation determining means determines that the deviation does not satisfy the predetermined condition,
The rotation angle update means includes
Until the deviation is determined to satisfy the predetermined condition, the correction angle of each link adjacent to the link is calculated based on the deviation, and the rotation angle is repeatedly updated based on the correction angle. In an articulated robot,
The deviation determination means includes
When it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, the predetermined condition for the deviation calculated next time is relaxed, and it is determined whether or not the predetermined condition is satisfied when the deviation is relaxed. An articulated robot characterized by
前記偏差判定手段は、
前記関節アームの先端部の現在位置と目標位置とにより算出された前記偏差に対する前記所定条件は緩和せず、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された前記偏差に対する前記所定条件のみを緩和することを特徴とする請求項1記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
The predetermined condition for the deviation calculated based on the current posture and the target posture of the joint arm is not relaxed, and the predetermined condition for the deviation calculated based on the current position and the target position of the tip portion of the joint arm is not relaxed. The articulated robot according to claim 1, wherein only a condition is relaxed.
前記偏差判定手段は、
前記偏差が所定値以下であるか否かを判断し、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記所定値以下でないと判断された場合、前記偏差が前記所定値以下であると判断されるまで、
前記回転角度更新手段は、繰り返して前記回転角度を更新し、
前記偏差判定手段は
前記偏差が前記所定値以下でないと判断した場合には、次回に算出される前記偏差を所定量だけ減少させ、所定量だけ減少された前記偏差が前記所定値以下であるか否かを判断することを特徴とする請求項1または2に記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
Determining whether the deviation is less than or equal to a predetermined value;
When the deviation determining means determines that the deviation is not less than the predetermined value, until the deviation is determined to be less than or equal to the predetermined value,
The rotation angle update means repeatedly updates the rotation angle,
If the deviation determining means determines that the deviation is not less than or equal to the predetermined value, the deviation calculated next time is decreased by a predetermined amount, and whether the deviation decreased by a predetermined amount is less than or equal to the predetermined value. The articulated robot according to claim 1, wherein it is determined whether or not.
前記偏差判定手段は、
所定量だけ減少された前記偏差が前記所定値以下でないと判断した場合、次回に算出される前記偏差をさらに所定量だけ減少させ、さらに所定量だけ減少された前記偏差が前記所定値以下であるか否かを判断することを特徴とする請求項3記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
When it is determined that the deviation reduced by a predetermined amount is not less than the predetermined value, the deviation calculated next time is further reduced by a predetermined amount, and the deviation further reduced by a predetermined amount is not more than the predetermined value. The articulated robot according to claim 3, wherein it is determined whether or not.
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された前記偏差が、前記所定条件を満足するか否かを判断せず、前記関節アームの先端部の現在位置と目標位置とにより算出された前記偏差が、前記所定条件を満足するか否かのみを判断することを特徴とする請求項2記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
When it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, it is determined whether or not the deviation calculated from the current posture and the target posture of the distal end portion of the joint arm satisfies the predetermined condition. 3. The articulated robot according to claim 2, wherein it is determined whether or not the deviation calculated based on a current position and a target position of the tip of the joint arm satisfies the predetermined condition. .
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とによる前記偏差を算出せず、前記関節アームの先端部の現在位置と目標位置とによる偏差のみを算出することを特徴とする請求項5記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
If it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, the deviation based on the current posture and the target posture of the tip of the joint arm is not calculated, and the current position and the target of the tip of the joint arm are calculated. 6. The articulated robot according to claim 5, wherein only a deviation due to the position is calculated.
前記偏差判定手段は、
前記偏差が前記所定条件を満足していないと判断した場合には、前記関節アームの先端部の現在姿勢と目標姿勢とにより算出された前記偏差をゼロとした後、前記所定条件を満足するか否かを判断することを特徴とする請求項2記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
If it is determined that the deviation does not satisfy the predetermined condition, is the deviation calculated by the current posture and the target posture of the tip of the joint arm zero, and whether the predetermined condition is satisfied? The articulated robot according to claim 2, wherein it is determined whether or not.
前記偏差判定手段は、
前記偏差がある比較値以下であるか否かを判断し、
前記偏差判定手段により前記偏差が前記比較値以下でないと判断された場合、前記偏差が前記比較値以下であると判断されるまで、
前記回転角度更新手段は、繰り返して前記回転角度を更新し、
前記偏差判定手段は
前記偏差が前記比較値以下でないと判断した場合には、前記比較値を所定量だけ増大させ、次回に算出される前記偏差が所定量だけ増大された前記比較値以下であるか否かを判断することを特徴とする請求項1または2に記載の多関節ロボット。
The deviation determination means includes
Determining whether the deviation is less than or equal to a comparison value;
When the deviation determining means determines that the deviation is not less than the comparison value, until the deviation is determined to be less than the comparison value,
The rotation angle update means repeatedly updates the rotation angle,
When the deviation determining means determines that the deviation is not less than the comparison value, the deviation value is increased by a predetermined amount, and the deviation calculated next time is not more than the comparison value increased by a predetermined amount. The articulated robot according to claim 1, wherein it is determined whether or not.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017033247A1 (en) * 2015-08-21 2018-03-15 株式会社安川電機 Processing system and robot control method
CN111026038A (en) * 2019-12-06 2020-04-17 北京和利时智能技术有限公司 Control method, control device, storage medium and electronic equipment
US10913150B2 (en) 2015-09-11 2021-02-09 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Processing system and method of controlling robot

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02218569A (en) * 1989-02-20 1990-08-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Interpolation of singular point passing for ptp teaching of articulated robot
JPH03178788A (en) * 1989-12-06 1991-08-02 Hitachi Ltd Control method for manipulator
JPH06143172A (en) * 1992-10-30 1994-05-24 Fujitsu Ltd Control method of redundant manipulator
JPH06315880A (en) * 1993-05-07 1994-11-15 Yaskawa Electric Corp Elbow rotation method for 7-axis articulated robot manipulator
JPH07239709A (en) * 1994-02-25 1995-09-12 Honda Motor Co Ltd Automatic verification method in offline teaching
JPH07281722A (en) * 1994-02-21 1995-10-27 Asea Brown Boveri Ab Method for control of industrial robot
JPH09254062A (en) * 1996-03-26 1997-09-30 Toyota Autom Loom Works Ltd Posture determining method and posture determining device of industrial robot
JP2003340529A (en) * 2002-05-29 2003-12-02 Jfe Steel Kk Springback analysis system for press-formed products
JP2005193311A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Japan Aerospace Exploration Agency Redundant manipulator control method
JP2006202135A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Univ Of Tokushima PATTERN DETECTION DEVICE, PATTERN DETECTION METHOD, PATTERN DETECTION PROGRAM, COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM, AND RECORDED DEVICE

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02218569A (en) * 1989-02-20 1990-08-31 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Interpolation of singular point passing for ptp teaching of articulated robot
JPH03178788A (en) * 1989-12-06 1991-08-02 Hitachi Ltd Control method for manipulator
JPH06143172A (en) * 1992-10-30 1994-05-24 Fujitsu Ltd Control method of redundant manipulator
JPH06315880A (en) * 1993-05-07 1994-11-15 Yaskawa Electric Corp Elbow rotation method for 7-axis articulated robot manipulator
JPH07281722A (en) * 1994-02-21 1995-10-27 Asea Brown Boveri Ab Method for control of industrial robot
JPH07239709A (en) * 1994-02-25 1995-09-12 Honda Motor Co Ltd Automatic verification method in offline teaching
JPH09254062A (en) * 1996-03-26 1997-09-30 Toyota Autom Loom Works Ltd Posture determining method and posture determining device of industrial robot
JP2003340529A (en) * 2002-05-29 2003-12-02 Jfe Steel Kk Springback analysis system for press-formed products
JP2005193311A (en) * 2003-12-26 2005-07-21 Japan Aerospace Exploration Agency Redundant manipulator control method
JP2006202135A (en) * 2005-01-21 2006-08-03 Univ Of Tokushima PATTERN DETECTION DEVICE, PATTERN DETECTION METHOD, PATTERN DETECTION PROGRAM, COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM, AND RECORDED DEVICE

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2017033247A1 (en) * 2015-08-21 2018-03-15 株式会社安川電機 Processing system and robot control method
US10913150B2 (en) 2015-09-11 2021-02-09 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Processing system and method of controlling robot
CN111026038A (en) * 2019-12-06 2020-04-17 北京和利时智能技术有限公司 Control method, control device, storage medium and electronic equipment

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