JP2012250304A - Method for controlling robot, and robot - Google Patents
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Abstract
【課題】エンコーダーが故障したとき、ジャイロセンサーを用いて退避移動が可能なロボット制御方法を提供する。
【解決手段】ロボット制御方法は、モーターと、前記モーターの回転角度を検出する角度センサーと、前記モーターに連結されるアームと、前記アームに取り付けられる慣性センサーと、を備えるロボット制御方法であって、前記ロボットの作業動作中において、前記角度センサーの異常を検出する工程と、前記角度センサーの異常を検出したときに前記角度センサーが故障したと判定し、前記アームの退避移動経路を決定することと、前記慣性センサーを用いて故障した前記角度センサーの角速度および角度を演算する演算工程と、前記演算工程で取得した演算結果に基づき、前記退避移動経路に従い退避移動動作を行う工程と、を有する。
【選択図】図3Provided is a robot control method capable of retreating using a gyro sensor when an encoder fails.
A robot control method includes a motor, an angle sensor for detecting a rotation angle of the motor, an arm connected to the motor, and an inertial sensor attached to the arm. Detecting the abnormality of the angle sensor during the operation of the robot; determining that the angle sensor has failed when the abnormality of the angle sensor is detected; and determining a retreat movement path of the arm And a calculation step of calculating an angular velocity and an angle of the angle sensor that has failed using the inertial sensor, and a step of performing a retreat movement operation according to the retraction movement path based on the calculation result obtained in the calculation step. .
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、ロボット制御方法、このロボット制御方法を用いて駆動するロボットに関する。 The present invention relates to a robot control method and a robot driven using the robot control method.
ワークの搬送や組み立て等の作業において用いられる多関節構造を有するロボットは、多方面で採用されている。最近では、これらのロボットは、より高速、かつ正確にアームを移動させることが要求されてきている。そこで、複数のロボットを併設させて作業をさせる際、一つのロボットが故障し、作業時間が遅延すると判断したときには、故障対象ロボットの動作を停止し、他方のロボットにおいて継続可能な作業を実行させるロボット制御方法が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 A robot having a multi-joint structure used in operations such as workpiece transfer and assembly is employed in many fields. Recently, these robots have been required to move the arm more quickly and accurately. Therefore, when working with a plurality of robots, if it is determined that one robot fails and the work time is delayed, the operation of the target robot is stopped and the work that can be continued in the other robot is executed. A robot control method has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
このような特許文献1では、一方のロボットの故障を検出ときには、安全性を確保するために動作を直ちに停止させる必要がある。しかし、故障対象ロボットを、他方のロボットとの共有作業領域で停止させると、その領域では、他方のロボットの作業は行えないことから、作業効率が著しく低下する。このような場合、共有領域から離れた位置に故障対象ロボットのアームを退避させて停止させる方法が考えられる。 In Patent Document 1, when a failure of one robot is detected, it is necessary to immediately stop the operation in order to ensure safety. However, if the failure target robot is stopped in a shared work area with the other robot, the work efficiency of the other robot is remarkably lowered because the work of the other robot cannot be performed in that area. In such a case, a method of retracting and stopping the arm of the failure target robot at a position away from the shared area is conceivable.
このような方法では、アームの移動量を律するものとしてモーターの回転角度を検出するための角度センサーが用いられるが、角度センサーが故障した場合には、所定の退避移動経路で退避させることができない。このことによって、退避移動経路内に障害物がある場合には、障害物と干渉し、その位置で停止したり、さらなる故障を引き起こすことが考えられる。
また、障害物として作業者の作業領域も含む場合には、作業者の安全性が脅かされることも考えられる。
In such a method, an angle sensor for detecting the rotation angle of the motor is used to regulate the amount of movement of the arm. However, if the angle sensor fails, it cannot be retreated by a predetermined retraction movement path. . As a result, if there is an obstacle in the retreat movement route, it may interfere with the obstacle and stop at that position or cause further failure.
In addition, when the worker's work area is included as an obstacle, the worker's safety may be threatened.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]本適用例に係るロボット制御方法は、モーターと、前記モーターの回転角度を検出する角度センサーと、前記モーターに連結されるアームと、前記アームに取り付けられる慣性センサーと、を備えるロボット制御方法であって、前記ロボットの作業動作中において、前記角度センサーの異常を検出する工程と、前記角度センサーの異常を検出したときに前記角度センサーが故障したと判定し、前記アームの退避移動経路を決定する工程と、前記慣性センサーを用いて故障した前記角度センサーの角速度および角度を演算する演算工程と、前記演算工程で取得した演算結果に基づき、前記退避移動経路に従い退避移動動作を行う工程と、を有することを特徴とする。
ここで、上述の角度センサーとしては、たとえば、エンコーダー、慣性センサーとしてはジャイロセンサーを用いることができる。
Application Example 1 A robot control method according to this application example includes a motor, an angle sensor that detects a rotation angle of the motor, an arm connected to the motor, and an inertial sensor attached to the arm. A robot control method, comprising: detecting an abnormality of the angle sensor during a work operation of the robot; determining that the angle sensor has failed when detecting an abnormality of the angle sensor; A step of determining a movement route, a calculation step of calculating an angular velocity and an angle of the angle sensor that has failed using the inertial sensor, and a retraction movement operation according to the retraction movement route based on a calculation result obtained in the calculation step. And performing the process.
Here, for example, an encoder can be used as the angle sensor, and a gyro sensor can be used as the inertial sensor.
本適用例に係るロボットは、モーターの回転角度を検出する角度センサーと、アーム先端の慣性量を検出する慣性センサーとを有している。慣性センサーは、アーム先端の振動を検出し、振動の抑制を主たる目的として設けているが、角度センサーの異常(故障と判定される程度の異常)を検出したときには、この慣性センサーを用いて、アームの退避移動を制御し、所定の退避移動経路を経由して停止させる。よって、故障後の退避移動を考慮して角度センサーを複数個備えておくことなく、アームを所定の退避移動経路に従い、所定位置に退避させることができる。
また、従来技術のように異常検出位置で停止させしまうことによる作業効率の低下や、メンテナンスの作業性の低下を防止することができる。
The robot according to this application example includes an angle sensor that detects the rotation angle of the motor and an inertial sensor that detects the inertia amount of the arm tip. The inertial sensor detects the vibration at the tip of the arm and is provided mainly for the purpose of suppressing the vibration. However, when an abnormality in the angle sensor (abnormality that is determined to be a failure) is detected, The retracting movement of the arm is controlled and stopped via a predetermined retracting movement path. Therefore, the arm can be retracted to a predetermined position along a predetermined retraction movement path without providing a plurality of angle sensors in consideration of retraction movement after failure.
In addition, it is possible to prevent a reduction in work efficiency and a reduction in maintenance workability caused by stopping at the abnormality detection position as in the prior art.
[適用例2]上記適用例に係るロボット制御方法において、前記退避移動経路は、前記アームの移動可能範囲内において、前記アームの移動の障害となる物体に干渉する範囲、または作業者の作業範囲を避けた移動経路が選択されること、が好ましい。 Application Example 2 In the robot control method according to the application example described above, the retract movement path is a range that interferes with an object that obstructs the movement of the arm within a movable range of the arm, or a work range of an operator. It is preferable that a movement route that avoids the above is selected.
このようにすれば、アームの退避移動経路を、ワークや治具等の移動の障害となる物体を避けた経路とすることで、アームがワークや治具等に干渉し、その位置で停止してしまったり、さらなる故障を引き起こすことを防止できる。
なお、アームの移動可能範囲に作業者の作業領域が存在する場合には、この作業領域を避けた退避移動経路とすることで、作業者の安全性が脅かされることを防止できる。
In this way, the arm retreat movement path is a path that avoids objects that obstruct the movement of the workpiece, jig, etc., so that the arm interferes with the work, jig, etc. and stops at that position. And can prevent further breakdown.
In addition, when the worker's work area exists in the arm movable range, it is possible to prevent the worker's safety from being threatened by using a retreat movement route that avoids the work area.
[適用例3]上記適用例に係るロボット制御方法において、前記角度センサーの異常を検出した後の退避移動速度は、異常を検出した時点の動作速度よりも遅いこと、が好ましい。 Application Example 3 In the robot control method according to the application example described above, it is preferable that the retreat movement speed after detecting the abnormality of the angle sensor is slower than the operation speed at the time of detecting the abnormality.
慣性センサーによる退避移動は、慣性センサーの検出値により演算された故障した角度センサーの角速度および角度の演算結果を用いて制御する。この場合、角度センサーを用いる場合よりも演算結果を用いる場合のほうが一般的に信号の精度は落ちる。よって、動作速度を遅くすることにより安全性を高めることができる。 The retreat movement by the inertial sensor is controlled using the angular velocity and angle calculation result of the broken angle sensor calculated from the detection value of the inertial sensor. In this case, the accuracy of the signal is generally lower when the calculation result is used than when the angle sensor is used. Therefore, safety can be improved by slowing down the operation speed.
[適用例4]上記適用例に係るロボット制御方法において、前記ロボットには、前記モーターと前記アームとを有するアームユニットが二組備えられ、前記二組のアームユニットが独立して動作可能であって、二組のアームユニットには、前記角度センサーと前記慣性センサーとが備えられており、一方のアームユニットの前記角度センサーが異常を検出したとき、異常が検出されたアームユニットは前記退避移動動作を行い、他方のアームユニットは通常作業の移動経路に基づき駆動を継続すること、が好ましい。 Application Example 4 In the robot control method according to the application example described above, the robot includes two arm units each having the motor and the arm, and the two arm units can operate independently. The two arm units are provided with the angle sensor and the inertial sensor, and when the angle sensor of one arm unit detects an abnormality, the arm unit in which the abnormality is detected moves in the retreat movement. It is preferable that the operation is performed and the other arm unit is continuously driven based on the movement path of the normal work.
このような構成のロボットは、二組のアームユニットが独立して駆動可能なことから双腕型ロボットと呼ばれる。一方のアームユニットの角度センサーの異常を検出した場合には、異常が検出されたアームユニットは慣性センサーを用いて退避移動させ、他方のアームユニットは、角度センサーを用いて予め設定された通常作業を行うことができる。この際、退避移動経路を、故障していない他方のアームユニットとの共有作業領域を避けて設定することで、他方のアームユニットの動作を妨げることはない。 The robot having such a configuration is called a double-armed robot because two sets of arm units can be driven independently. When an abnormality is detected in the angle sensor of one arm unit, the arm unit in which the abnormality is detected is retracted using an inertial sensor, and the other arm unit is used for normal work set in advance using an angle sensor. It can be performed. At this time, the retreating movement path is set so as to avoid the shared work area with the other arm unit that is not in failure, so that the operation of the other arm unit is not hindered.
[適用例5]本適用例に係るロボットは、モーターと、前記モーターに連結されて駆動されるアームと、前記モーターの回転角度を検出する角度センサーと、前記アームに取り付けられた慣性センサーと、前記角度センサーの検出値から角速度または角度を演算する角速度および角度演算部と、前記角度センサーの異常を検出する異常検出部と、前記アームの移動経路を生成する移動経路生成部と、前記異常検出部が前記角度センサーの異常を検出した場合に、前記慣性センサーの検出情報を用いて、前記移動経路のうちの退避移動経路に基づき前記アームを所定位置に移動させるように前記モーターを駆動制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。 Application Example 5 A robot according to this application example includes a motor, an arm connected to and driven by the motor, an angle sensor that detects a rotation angle of the motor, an inertial sensor attached to the arm, An angular velocity and angle calculation unit that calculates an angular velocity or an angle from a detection value of the angle sensor, an abnormality detection unit that detects abnormality of the angle sensor, a movement path generation unit that generates a movement path of the arm, and the abnormality detection When the unit detects an abnormality of the angle sensor, the motor is driven and controlled to move the arm to a predetermined position based on the retreat movement path of the movement path using the detection information of the inertia sensor. And a control unit.
本適用例によれば、角度センサーの異常(故障と判定される程度の異常)を検出したときには、この慣性センサーを用いて、アームの退避移動を制御し、所定の退避移動経路を経由して停止させる。よって、故障後の退避移動を考慮して角度センサーを複数個備えておくことなく、アームを所定の退避移動経路に従い、所定位置に退避させることができる。
また、従来技術のように異常検出位置で停止させしまうことによる作業効率の低下や、メンテナンスの作業性の低下を防止することができる。
According to this application example, when an abnormality of the angle sensor (an abnormality that is determined to be a failure) is detected, the inertial sensor is used to control the retracting movement of the arm and pass through a predetermined retracting movement path. Stop. Therefore, the arm can be retracted to a predetermined position along a predetermined retraction movement path without providing a plurality of angle sensors in consideration of retraction movement after failure.
In addition, it is possible to prevent a reduction in work efficiency and a reduction in maintenance workability caused by stopping at the abnormality detection position as in the prior art.
[適用例6]上記適用例に係るロボットにおいて、前記モーターと前記アームとを有するアームユニットが二組備えられ、前記二組のアームユニットが独立して動作可能であって、前記二組のアームユニットには、前記角度センサーと前記慣性センサーとが備えられていること、が好ましい。 Application Example 6 In the robot according to the application example, two sets of arm units including the motor and the arm are provided, and the two sets of arm units can operate independently, and the two sets of arms The unit is preferably provided with the angle sensor and the inertial sensor.
このような構成のロボットは、一般に双腕型ロボットと呼ばれる。双腕のうち、一方のアームユニットの角度センサーの故障を検出した場合には、異常が検出されたアームユニットは退避移動させ、他方のアームユニットは、正常な角度センサーにより設定された通常作業を行うことができる。この際、退避移動経路を、故障していない他方のアームユニットとの共有作業領域を避けて設定することで、他方のアームユニットの動作を妨げることはない。 A robot having such a configuration is generally called a double-armed robot. When a failure of the angle sensor of one arm unit of the two arms is detected, the arm unit in which the abnormality is detected is retreated, and the other arm unit performs normal work set by the normal angle sensor. It can be carried out. At this time, the retreating movement path is set so as to avoid the shared work area with the other arm unit that is not in failure, so that the operation of the other arm unit is not hindered.
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(実施形態1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
まず、ロボット10の構成について説明する。
図1は、実施形態1に係るロボットの概略構成を例示する構成説明図である。なお、図1は、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材ないし部分の縦横の縮尺は実際のものとは異なる模式図である。図1において、ロボット10は、平板状の基台38をベースとして、複数のモーターとアームとが連結されて構成されている。基台38上には、空間が形成された支持台39が配置されている。この空間は支持板部40によって上下に分割されている。
First, the configuration of the
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of the robot according to the first embodiment. Note that FIG. 1 is a schematic diagram in which the vertical and horizontal scales of each member or part are different from actual ones in order to make each member recognizable. In FIG. 1, the
支持板部40の下方空間にはモーター41が配置され、モーター41の軸方向端部には角度センサーとしての第1エンコーダー42が配置されている。第1エンコーダー42は、モーター41の回転角度を検出する。
A
支持板部40の上方空間には第1減速機43が配置されており、モーター41の回転軸41aが支持板部40を貫通して第1減速機43と連結されている。第1減速機43の上側には出力軸43aが突設配置されており、モーター41の回転速度を所定の減速比で減速した回転速度にて出力軸43aが回転する。第1減速機43は各種の減速機構を採用することができるが、本実施形態では、ハーモニックドライブ(登録商標)を採用している。出力軸43aは、支持台39の孔部39aを貫通して支持台39の上方に突設されている。
A
突設された出力軸43aには、アーム44の一方の端部が連結されて、アーム44は出力軸43aを回転軸としてXY平面内で回動する。アーム44の他方の端部には、第2減速機46、モーター47が重ねて連結されており、モーター47の回転軸方向端部には角度センサーとしての第2エンコーダー48が配置されている。第2エンコーダー48は、モーター47の回転角度を検出する。そして、第2減速機46の出力軸46aは、アーム44の孔部44aを貫通して、アーム44から突設されている。第2減速機46の出力軸46aは、モーター47の回転速度を所定の減速比で減速した回転速度にて回転する。
One end of an
モーター41及びモーター47は電気信号によって回転方向が制御可能であれば各種のモーターを用いることができる。本実施形態では、例えば、直流モーターを採用する。第1エンコーダー42はモーター41の回転角度を検出可能であればよく、第2エンコーダー48はモーター47の回転角度を検出可能であればよいので、各種のロータリーエンコーダーを用いることができる。本実施形態では、例えば、光学式のロータリーエンコーダーを採用する。出力軸46aには、アーム49の一方の端部が連結されており、出力軸46aを回転軸としてXY平面内で回動する。
As the
アーム49の他方の端部には、慣性センサーとしてのジャイロセンサー50が配置されている。ジャイロセンサー50は、種別は特に限定されないが、本実施形態では、振動型ジャイロセンサーを採用している。なお、ジャイロセンサー50は、少なくともZ軸方向の検出が可能なジャイロセンサーを採用している。
A
アーム49のジャイロセンサー50側には、モーター51が配置され、モーター51の回転軸51aが、アーム49の孔部49aを貫通して基台38側に突設されている。回転軸51aには昇降装置52が連結されており、回転軸51aによって回転可能な構成としている。
A
昇降装置52の下先端部には手部53が配置されている。昇降装置52は上下(Z軸方向)に移動する直動機構を有し、手部53を昇降することができる。手部53は複数の指部53aと直動機構(図示せず)とを有し、直動機構は複数の指部53aの間隔を変更することができる。そして、手部53は指部53aの間に作業対象のワーク(図示せず)を挟んで保持することが可能になっている。
A hand portion 53 is disposed at the lower end portion of the
ロボット10は、上述した駆動系を制御する制御装置34が備えられている。制御装置34は、モーター41,47,51の駆動制御、角度センサー42,48、およびジャイロセンサー50の検出インターフェイス、角度センサー42,48、およびジャイロセンサー50の検出値に基づきアーム44,49の移動経路を演算するための演算部等を含んでいる。
The
続いて、制御装置34の構成、および機能について説明する。
図2は、本実施形態に係る制御装置の主たる構成を示す構成説明図である。制御装置34は、第1エンコーダー42によるモーター41の回転角度検出値、および第2エンコーダー48によるモーター47の回転角度検出値、およびジャイロセンサー50の検出値を入手し、故障エンコーダーの角速度と角度とを演算する角速度・角度演算部60と、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の異常を検出する異常検出部61と、アーム44,49の移動経路を生成する移動経路生成部62と、移動経路生成部62によって指示された経路を用いて、アーム44,49を移動させるためにモーター41,47の回転角度、および回転方向を制御する制御部63とを、含んで構成されている。
Next, the configuration and function of the
FIG. 2 is a configuration explanatory diagram illustrating a main configuration of the control device according to the present embodiment. The
なお、制御部63は、異常検出部61が第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の異常を検出した場合に、ジャイロセンサー50の検出情報を利用して演算した故障エンコーダーの角速度と角度を用いて、前述した移動経路のうちの退避移動経路に基づきアーム44,49を所定位置に移動させるようにモーター41,47を駆動制御する機能を有する。
(ロボット制御方法)
Note that the
(Robot control method)
次に、上述したロボット10の制御方法について図1、図2、図3を参照して説明する。なお、ここでは、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48のいずれかが異常検出(つまり、故障と判定)された場合における、アーム44,49の退避制御の方法について説明する。
図3は、ロボット制御方法の主要工程を示すフロー説明図である。まず、ロボット10の動作を開始し、移動経路生成部62によって生成されたアーム44,49の移動経路を決定する(S1)。移動経路には、実作業を行わせる作業移動経路と、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の異常を検出した場合の退避移動経路とがある。
Next, a method for controlling the
FIG. 3 is an explanatory flow diagram illustrating the main steps of the robot control method. First, the operation of the
作業移動経路は、あらかじめ教示されたワークプログラムに基づく実作業用の移動経路であって、ロボット10は、この移動経路を辿るように第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の検出信号に基づき制御される。退避駆動経路は、異常を検出した位置から所定の位置まで移動させる経路であって、可能な限り短縮された経路を選択する。
The work movement path is a movement path for actual work based on a work program taught in advance, and the
続いて、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の異常検出があるか判定する(S2)。異常の検出は、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の検出値が、通常有り得ない値を示した場合や、決定された移動経路から逸脱した値を検出した場合に異常(つまり、故障した)と判定する。検出タイミングは、ロボット10の動作中において、第1エンコーダー42および第2エンコーダー48の検出分解能にあわせて逐次行われる。
Subsequently, it is determined whether there is an abnormality detected in the
異常が検出されなかった場合(NO)には、指示された作業動作を継続する(S3)。そして、ワークプログラムに定められた移動経路に従って所定の移動が終了したかを判定し(S4)、所定の移動が終了したと判定した場合(YES)、次の動作に移行する。移動が終了しない(NO)と判定した場合には、終了するまでの工程S1〜工程S4までを繰り返す。 If no abnormality is detected (NO), the instructed work operation is continued (S3). Then, it is determined whether the predetermined movement has been completed according to the movement route defined in the work program (S4). If it is determined that the predetermined movement has been completed (YES), the process proceeds to the next operation. If it is determined that the movement does not end (NO), steps S1 to S4 until the end are repeated.
異常検出工程(S2)で異常が検出された場合(YES)には、退避移動経路を決定する(S10)。退避移動経路は、異常検出した位置から、所定の退避位置までの経路を決定するものであって、可能な限り短縮された経路を選択することが望ましい。なお、この退避移動経路は、アーム44およびアーム49(手部53も含む)が、アーム44,49の移動可能範囲内にあるワークや治具等の移動の障害となる物体を避けた移動経路を選択する。また、アーム44,49の移動可能範囲に作業者の作業領域がある場合、他のロボットが併設されてロボット10との共有作業領域がある場合には、この共有作業領域も障害となる。従って、これら作業領域を避けた退避移動経路を選択する。また、併設された他のロボットが、カメラを使用している場合には、カメラの視野を遮らない領域を退避移動経路とする。
When an abnormality is detected in the abnormality detection step (S2) (YES), a retreat movement route is determined (S10). The retreat movement route determines a route from the position where the abnormality is detected to a predetermined retraction position, and it is desirable to select a route that is shortened as much as possible. The retreat movement path is a movement path in which the
次に、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48のうちの一つが故障したと判定した場合、退避移動させるために、ジャイロセンサー50と故障していないエンコーダーを用いて故障エンコーダーの角速度および角度の演算を行う(S11)。この演算は、ジャイロセンサー50を用いて検出した角速度を積分して退避移動の際のモーター41またはモーター47の回転角度を算出する方法で行う。
Next, when it is determined that one of the
この演算処理を行うためのパラメーターを以下に表す。
θm1:第1エンコーダー42で検出した角度から算出したモーター41の角速度。
θm2:第2エンコーダー48で検出した角度から算出したモーター47の角速度。
ωm1:第1エンコーダー42で検出した角度を近似微分して算出したモーター41の角速度。
ωm2:第2エンコーダー48で検出した角度を近似微分して算出したモーター47の角速度。
N1:第1減速機43の減速比。
N2:第2減速機46の減速比。
ωg:ジャイロセンサー50の角速度。
とする。
The parameters for performing this calculation process are shown below.
θ m1 : the angular velocity of the
θ m2 : Angular velocity of the
ω m1 : An angular velocity of the
ω m2 : Angular velocity of the
N 1 : Reduction ratio of the
N 2 : Reduction ratio of the
ω g : Angular velocity of the
And
まず、第1エンコーダー42が故障したときのモーター41の角速度ωm1´、回転角度θm1´は、次の数式で表される。
First, the angular velocity ω m1 ′ and the rotation angle θ m1 ′ of the
また、第2エンコーダー48が故障したときのモーター47の角速度ωm2´、回転角度θm2´は、次の数式で表される。
Further, the angular velocity ω m2 ′ and the rotation angle θ m2 ′ of the
上記数式を用いて算出した角速度ωm1´、または回転角度θm1´を用いてモーター41の回転を制御し、角速度ωm2´、または回転角度θm2´を用いてモーター47の回転を制御して、退避移動経路を辿ってアーム44,49を退避動作させる(S12)。
The rotation of the
そして、所定の退避位置への退避動作が完了したかを判定する(S13)。退避動作完了を確認した(YES)場合には、その位置で停止させる。退避動作が完了していない場合(NO)には、前述した演算工程(S11)から退避動作が完了するまで退避移動を継続する。また、退避動作完了の位置は、指定された作業の妨げにならない位置、メンテナンスがしやすい位置に設定することがより好ましい。 Then, it is determined whether or not the retreat operation to the predetermined retreat position has been completed (S13). If the completion of the retreat operation is confirmed (YES), it is stopped at that position. If the evacuation operation is not completed (NO), the evacuation movement is continued from the calculation step (S11) until the evacuation operation is completed. Further, it is more preferable to set the position at which the retreat operation is completed to a position that does not hinder the designated work and a position where maintenance is easy.
なお、アーム44,49の退避移動速度は、異常を検出した時点の動作速度よりも遅くして動作させることが好ましい。ジャイロセンサー50を用いた退避移動は、故障した第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の角速度および角度を基準として、ジャイロセンサー50の検出値を利用して演算した故障エンコーダーの角速度、および角度の演算とを用いて制御する。
It should be noted that the retreating movement speed of the
なお、ジャイロセンサー50で検出する角速度ωgには誤差が含まれることがあるため、長時間積分し続けると位置精度は悪くなるが、退避移動だけの短い時間であれば、支障のない程度の精度を保つことができる。たとえば、ジャイロセンサーがオフセット誤差0.5[deg/s]を持つ場合において6分間動かすと、算出された角度はアームの回転角度換算で180[deg]以上の誤差となる。しかし、退避移動だけならば5〜10秒程度で行えることから、アーム44,49の角度誤差は2.5〜5[deg]である。よって、退避場所に2.5〜5[deg]に相当する余裕をもたせれば十分に実用に供することができる。
Since the angular velocity ω g detected by the
本実施形態のロボット制御方法、およびこのロボット制御方法を用いたロボット10によれば、第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の異常(故障と判定される程度の異常)を検出したときには、ジャイロセンサー50を用いて、アーム44,49の退避移動を制御し、所定の退避移動経路を経由して停止させる。よって、一つのモーターに対して2個のエンコーダーを互いに補完するように備えることなく、振動抑制のために設けられたジャイロセンサー50を用いてアーム44,49を所定位置に退避させることができる。
According to the robot control method of the present embodiment and the
また、アーム44,49の退避移動経路を、障害物(作業対象ワーク、治具)を避けた経路とすることで、アーム44,49が障害物と干渉し、その位置で停止してしまったり、さらなる故障を引き起こすことを防止できる。
なお、障害物として作業者の作業領域を含む場合には、作業者の安全性が脅かされることを防止できるという効果がある。作業者の作業領域とは、たとえば、光電装置などの安全装置で特定された作業領域である。
Further, by making the retreat movement path of the
In addition, when an operator's work area | region is included as an obstruction, there exists an effect that it can prevent that a worker's safety is threatened. The worker's work area is, for example, a work area specified by a safety device such as a photoelectric device.
また、障害物としては、他のロボットが併設されてロボット10との共有作業領域がある場合には、この共有作業領域を障害物として避けることによって、他のロボットの動作を妨げることがない。併設された他のロボットが、カメラを使用している場合には、カメラの視野を遮らない退避移動経路とすることで、他のロボットの作業効率を低下させることがない。
In addition, as an obstacle, when another robot is provided side by side and there is a shared work area with the
さらに、ジャイロセンサー50を用いた退避移動は、故障した第1エンコーダー42または第2エンコーダー48の角速度および角度と、ジャイロセンサー50の検出値とを用いてモーター41またはモーター47の回転を制御する。よって、この演算時間を含んだ移動速度で作動させることによって、アーム44,49を所定の移動経路に添って正確に移動させることができる。
Further, the retreating movement using the
以上のことから、従来技術のように異常検出位置で停止させしまうことによる作業効率の低下や、メンテナンスの作業性低下を防止することができる。
(実施形態2)
From the above, it is possible to prevent a decrease in work efficiency and a decrease in maintenance workability caused by stopping at the abnormality detection position as in the prior art.
(Embodiment 2)
次に、実施形態2について説明する。実施形態2は、双腕型ロボットに前述した実施形態1の技術思想を応用したものである。図面は省略するが、図1を参照して説明する。双腕ロボットは、図1に示すモーター41,47と、アーム44,49との構成を第1アームユニットとしたとき、この第1アームユニットとは独立して動作可能な第2アームユニットを有する。アーム44は、第1アームユニットと第2アームユニットとの共通アームであって、モーター41によって揺動される。第2アームユニットでは、アーム44の先端部に配置されるモーターによって回動されるアーム(アーム49に相当する)を有する。
Next, Embodiment 2 will be described. In the second embodiment, the technical idea of the first embodiment described above is applied to a double-arm robot. Although not shown, the description will be given with reference to FIG. The dual-arm robot has a second arm unit that can operate independently of the first arm unit when the
この二組のアームユニットのそれぞれには、角度センサーとしてのエンコーダーや慣性センサーとしてのジャイロセンサーが備えられている。第1アームユニットには、図1で示したように、第1エンコーダー42、第2エンコーダー48、ジャイロセンサー50が設けられている。第2アームユニットにも第1アームユニットで用いられたものに相当するエンコーダー、ジャイロセンサーが設けられている。なお、第1アームユニットに用いられる第1エンコーダー42は、共通使用である。
そして、前述したロボット制御方法(図3、参照)を用いて制御される。たとえば、第1アームユニットの第2エンコーダー48が故障した場合には、ジャイロセンサー50の検出値から算出されたモーター47の角速度ωm2´、回転角度θm2´を、数式3、数式4を用いて算出し、ジャイロセンサー50を用いて退避移動を行う。
Each of the two sets of arm units includes an encoder as an angle sensor and a gyro sensor as an inertial sensor. As shown in FIG. 1, the first arm unit is provided with a
And it controls using the robot control method (refer FIG. 3) mentioned above. For example, when the
この際、第2アームユニットは、正常動作が行える状態であることから、指定された通常作業の移動経路に従って駆動を継続できる。第1アームユニットの退避移動経路は、第2アームユニットとの共有作業領域を避けた経路に選択することによって、第2アームユニットの動作を妨げることがなく、ロボットの作業効率の低下を防止することができる。第2アームユニットのエンコーダーが故障した場合も、同様な考え方で、第2アームユニットの退避移動が可能である。 At this time, since the second arm unit is in a state in which normal operation can be performed, the second arm unit can continue to be driven according to the designated normal work movement path. The retraction movement path of the first arm unit is selected as a path that avoids the shared work area with the second arm unit, thereby preventing the operation of the second arm unit from being hindered and preventing the work efficiency of the robot from being lowered. be able to. Even when the encoder of the second arm unit breaks down, the second arm unit can be retreated with the same concept.
また、第1エンコーダー42が故障した場合には、第1アームユニットおよび第2アームユニットそれぞれの退避移動経路を決定し、所定の退避位置に移動させて停止させる。
When the
なお、退避移動対象のアームの退避移動経路としては、対象アームの重心位置を可能な限りロボットの重心位置に近づけるよう選択することが望ましい。これは、双腕型ロボットでは、第1アームユニットと第2アームユニットとの駆動時における重量バランスをとるためである。 Note that it is desirable to select the retracting movement path of the arm to be retracted so that the center of gravity position of the target arm is as close as possible to the center of gravity of the robot. This is because the double-armed robot balances the weight when the first arm unit and the second arm unit are driven.
10…ロボット、41,47…モーター、42…第1エンコーダー(角度センサー)、44,49…アーム、48…第2エンコーダー(角度センサー)、50…ジャイロセンサー(慣性センサー)、60…故障エンコーダーの角速度・角度演算部、61…異常検出部、62…移動経路生成部、63…制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記ロボットの作業動作中において、前記角度センサーの異常を検出する工程と、
前記角度センサーの異常を検出したときに前記角度センサーが故障したと判定し、前記アームの退避移動経路を決定する工程と、
前記慣性センサーを用いて故障した前記角度センサーの角速度および角度を演算する演算工程と、
前記演算工程で取得した演算結果に基づき、前記退避移動経路に従い退避移動動作を行う工程と、
を有することを特徴とするロボット制御方法。 A robot control method comprising: a motor; an angle sensor for detecting a rotation angle of the motor; an arm connected to the motor; and an inertial sensor attached to the arm;
Detecting the abnormality of the angle sensor during the operation of the robot;
Determining that the angle sensor has failed when detecting an abnormality of the angle sensor, and determining a retreat movement path of the arm;
A calculation step of calculating an angular velocity and an angle of the angle sensor that has failed using the inertial sensor;
A step of performing a retreat movement operation according to the retreat movement route based on the calculation result obtained in the calculation step;
A robot control method comprising:
を特徴とする請求項1に記載のロボット制御方法。 The retraction movement path is selected within a movable range of the arm, a range that interferes with an object that obstructs movement of the arm, or a movement path that avoids a work range of an operator,
The robot control method according to claim 1.
を特徴とする請求項1または請求項2に記載のロボット制御方法。 The retreat movement speed after detecting the abnormality of the angle sensor is slower than the operation speed at the time of detecting the abnormality,
The robot control method according to claim 1, wherein:
二組のアームユニットには、前記角度センサーと前記慣性センサーとが備えられており、
一方のアームユニットの前記角度センサーの異常を検出したとき、異常が検出されたアームユニットは退避移動動作を行い、
他方のアームユニットは通常作業の移動経路に基づき駆動を継続すること、を特徴とする請求項1に記載のロボット制御方法。 The robot includes two sets of arm units each having the motor and the arm, and the two sets of arm units can operate independently,
Two sets of arm units are provided with the angle sensor and the inertial sensor,
When the abnormality of the angle sensor of one arm unit is detected, the arm unit in which the abnormality is detected performs a retreat movement operation,
The robot control method according to claim 1, wherein the other arm unit continues to be driven based on a movement path of normal work.
前記モーターの回転角度を検出する角度センサーと、
前記アームに取り付けられた慣性センサーと、
前記角度センサーの検出値から角速度または角度を演算する角速度および角度演算部と、
前記角度センサーの異常を検出する異常検出部と、
前記アームの移動経路を生成する移動経路生成部と、
前記異常検出部が前記角度センサーの異常を検出した場合に、前記慣性センサーの検出情報を用いて、前記移動経路のうちの退避移動経路に基づき前記アームを所定位置に移動させるように前記モーターを駆動制御する制御部と、
を備えたことを特徴とするロボット。 A motor and an arm coupled to and driven by the motor;
An angle sensor for detecting the rotation angle of the motor;
An inertial sensor attached to the arm;
An angular velocity and an angle calculation unit for calculating an angular velocity or an angle from a detection value of the angle sensor;
An abnormality detection unit for detecting an abnormality of the angle sensor;
A movement path generator for generating a movement path of the arm;
When the abnormality detection unit detects an abnormality of the angle sensor, the motor is used to move the arm to a predetermined position based on the retreat movement path of the movement path using the detection information of the inertia sensor. A control unit for driving control;
A robot characterized by comprising
前記二組のアームユニットには、前記角度センサーと前記慣性センサーとが備えられていること、
を特徴とする請求項5に記載のロボット。 Two sets of arm units having the motor and the arm are provided, and the two sets of arm units can operate independently,
The two sets of arm units are provided with the angle sensor and the inertial sensor;
The robot according to claim 5.
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