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JP2015089583A - Robot device - Google Patents

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JP2015089583A
JP2015089583A JP2013229289A JP2013229289A JP2015089583A JP 2015089583 A JP2015089583 A JP 2015089583A JP 2013229289 A JP2013229289 A JP 2013229289A JP 2013229289 A JP2013229289 A JP 2013229289A JP 2015089583 A JP2015089583 A JP 2015089583A
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Japan
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frame
temperature sensor
temperature
robot
frames
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JP2013229289A
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Japanese (ja)
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木村 明弘
Akihiro Kimura
明弘 木村
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a space required for wiring, suppress life deterioration of the wiring, and suppress decrease of a temperature detection accuracy.SOLUTION: Each of plural temperature sensors 221 to 225 is disposed on each frame, and detects a temperature of each frame. A control apparatus 300 performs correction control of positional deviation of a robot arm based on the result detected by the plural temperature sensors 221 to 225. Respective the plural temperature sensors 221 to 225 are serially connected to the control apparatus 300 by cables 241 to 245, whereby a non-contact type temperature sensor which is not contact each frame and detects a temperature of each frame is provided.

Description

本発明は、ロボットアームの熱膨張による位置ずれを補正制御するロボット装置に関する。   The present invention relates to a robot apparatus that corrects and controls misalignment due to thermal expansion of a robot arm.

ロボットアームは、複数のフレームが関節で連結されて構成されている。各フレームは、運転に伴う発熱により熱膨張する。そのため、従来、複数のフレームそれぞれに温度センサを取り付け、各温度センサによる検出温度により各フレームの熱膨張したロボットアームの先端の位置と目標位置との誤差を計算し、誤差を解消するように制御していた(特許文献1参照)。特許文献1では、各温度センサは、それぞれ信号線で信号変換器に接続されている。そして、信号変換器で各温度センサの出力信号がデジタル信号に変換され、制御装置に出力されている。   The robot arm is configured by connecting a plurality of frames with joints. Each frame thermally expands due to heat generated during operation. Therefore, conventionally, a temperature sensor is attached to each of the multiple frames, and the error between the position of the tip of the robot arm that thermally expanded in each frame and the target position is calculated based on the temperature detected by each temperature sensor, and control is performed to eliminate the error. (See Patent Document 1). In Patent Document 1, each temperature sensor is connected to a signal converter via a signal line. Then, the output signal of each temperature sensor is converted into a digital signal by the signal converter and output to the control device.

特開昭63−80305号公報JP-A-63-80305

しかしながら、上記特許文献1では、温度センサの数が増加するにつれて、配線の本数も増加し配線束が太くなるため、配線の引き回しスペースの増大や配線の曲げによる寿命低下の問題があった。更に、温度センサがフレームに接触させて温度を検出する接触型の温度センサであるため、温度センサとフレームとの接触状態のばらつきにより温度検出精度が低下し、これによりロボットアーム先端の位置ずれ補正制御の精度が低下する問題があった。   However, in Patent Document 1, as the number of temperature sensors increases, the number of wirings also increases and the wiring bundle becomes thick. Therefore, there is a problem of an increase in wiring routing space and a decrease in life due to wiring bending. Furthermore, since the temperature sensor is a contact-type temperature sensor that detects the temperature by contacting the frame, the temperature detection accuracy decreases due to variations in the contact state between the temperature sensor and the frame, thereby correcting the positional deviation of the robot arm tip. There was a problem that the accuracy of control was lowered.

そこで、本発明は、配線の引き回しスペースの増大を抑制し、配線の寿命低下を抑制しつつ、温度検出精度の低下を抑制することができるロボット装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a robot apparatus that can suppress an increase in wiring routing space, suppress a decrease in wiring life, and suppress a decrease in temperature detection accuracy.

本発明のロボット装置は、関節で連結された複数のフレームを有するロボットアームと、前記各フレームの温度をそれぞれ検出する複数の温度センサと、前記複数の温度センサの検出結果に基づき、前記ロボットアームの位置ずれを補正制御する制御装置と、を備え、前記各温度センサは、前記制御装置にシリアル接続され、前記各フレームに対して非接触で前記各フレームに対向して配置され、前記各フレームの温度を検出する非接触型温度センサであることを特徴とする。   The robot apparatus of the present invention includes a robot arm having a plurality of frames connected by joints, a plurality of temperature sensors for detecting the temperatures of the frames, and the robot arm based on detection results of the plurality of temperature sensors. Each temperature sensor is serially connected to the control device, arranged in a non-contact manner with respect to each frame, and opposed to each frame. It is a non-contact type temperature sensor for detecting the temperature of the water.

本発明によれば、各温度センサが制御装置にシリアル接続されているので、配線の引き回しスペースの増大が抑えられ、配線の曲げによる寿命低下を抑えることができる。また、各温度センサが非接触型温度センサであるため、温度検出精度の低下を抑制することができ、制御装置によるロボットアームの位置ずれの補正制御の精度が向上する。   According to the present invention, since each temperature sensor is serially connected to the control device, an increase in wiring routing space can be suppressed, and a reduction in life due to bending of the wiring can be suppressed. In addition, since each temperature sensor is a non-contact type temperature sensor, it is possible to suppress a decrease in temperature detection accuracy, and the accuracy of correction control for positional deviation of the robot arm by the control device is improved.

第1実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the robot apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るロボット装置の配線状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the wiring state of the robot apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るロボット装置の複数のフレームのうち1つのフレームの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of one flame | frame among the some flame | frame of the robot apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2実施形態に係るロボット装置の複数のフレームのうち1つのフレームの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of one flame | frame among the some flame | frame of the robot apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係るロボット装置の複数のフレームのうち1つのフレームの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of one flame | frame among the some flame | frame of the robot apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係るロボット装置の複数のフレームのうち1つのフレームの内部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of one flame | frame among the some flame | frame of the robot apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the robot apparatus which concerns on 5th Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す説明図である。図2は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置の配線状態を示す説明図である。ロボット装置100は、垂直多関節のロボット200と、ロボット200を制御する制御装置300と、を備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the robot apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a wiring state of the robot apparatus according to the first embodiment of the present invention. The robot apparatus 100 includes a vertical articulated robot 200 and a control apparatus 300 that controls the robot 200.

図1に示すように、ロボット200は、多軸(4軸)のロボットアーム201と、ロボットアーム201の先端に取り付けられたエンドエフェクタ202と、を有する。ロボットアーム201は、関節J1〜J4で連結された複数(5つ)のフレーム(リンク)211〜215を有する。ロボット200は、各フレーム211〜215に配置され、各フレーム211〜215の温度をそれぞれ検出する、図2に示す複数(5つ)の温度センサ221〜225を有している。各温度センサ221〜225は、非接触型温度センサであり、第1実施形態では、赤外線を検出することで温度を検出する、例えばサーモパイル型の赤外線温度センサである。   As shown in FIG. 1, the robot 200 includes a multi-axis (four-axis) robot arm 201 and an end effector 202 attached to the tip of the robot arm 201. The robot arm 201 has a plurality (five) of frames (links) 211 to 215 connected by joints J1 to J4. The robot 200 includes a plurality of (five) temperature sensors 221 to 225 shown in FIG. 2 that are arranged on the frames 211 to 215 and detect the temperatures of the frames 211 to 215, respectively. Each of the temperature sensors 221 to 225 is a non-contact type temperature sensor. In the first embodiment, for example, a thermopile type infrared temperature sensor that detects a temperature by detecting infrared rays.

ロボットアーム201の構成について具体的に説明すると、図1に示すように、第1フレームであるフレーム211と第2フレームであるフレーム212とは、第1関節である関節J1で旋回可能に連結されている。フレーム212と第3フレームであるフレーム213とは、第2関節である関節J2で旋回可能に連結されている。フレーム213と第4フレームであるフレーム214とは、第3関節である関節J3で回転可能に連結されている。フレーム214と第5フレームであるフレーム215とは、第4関節である関節J4で旋回可能に連結されている。エンドエフェクタ202は、先端フレーム(先端リンク)であるフレーム215に取り付けられている。   The configuration of the robot arm 201 will be described in detail. As shown in FIG. 1, the frame 211 that is the first frame and the frame 212 that is the second frame are connected to each other by a joint J1 that is the first joint. ing. The frame 212 and the frame 213 that is the third frame are coupled so as to be able to turn at the joint J2 that is the second joint. The frame 213 and the frame 214, which is the fourth frame, are rotatably connected by a joint J3, which is a third joint. The frame 214 and the frame 215 that is the fifth frame are connected to each other so as to be rotatable at a joint J4 that is the fourth joint. The end effector 202 is attached to a frame 215 that is a front end frame (a front end link).

ここで、フレーム211の内部には第1プリント配線板である基板231、フレーム212の内部には第2プリント配線板である基板232、フレーム213の内部には第3プリント配線板である基板233が配置されている。また、フレーム214の内部には第4プリント配線板である基板234、フレーム215の内部には第5プリント配線板である基板235が配置されている。各基板231〜235には、それぞれ図2に示すように、温度センサ221〜225が実装されている。   Here, a substrate 231 that is a first printed wiring board is inside the frame 211, a substrate 232 that is a second printed wiring board is inside the frame 212, and a substrate 233 that is a third printed wiring board is inside the frame 213. Is arranged. A substrate 234 that is a fourth printed wiring board is disposed inside the frame 214, and a substrate 235 that is a fifth printed wiring board is disposed inside the frame 215. As shown in FIG. 2, temperature sensors 221 to 225 are mounted on the substrates 231 to 235, respectively.

また、各基板231〜235(即ち各温度センサ221〜225)は、電力を伝達する電力線と信号を伝達する信号線からなるケーブル(配線)241〜245で制御装置300にシリアル接続されている。つまり、制御装置300と基板231とは、図2に示すように、コネクタ251を介してケーブル241で接続されている。また、基板231と基板232とは、コネクタ252,253を介してケーブル242で接続されている。また、基板232と基板233とは、コネクタ254,255を介してケーブル243で接続されている。また、基板233と基板234とは、コネクタ256,257を介してケーブル244で接続されている。また、基板234と基板235とは、コネクタ258,259を介してケーブル245で接続されている。このように、各基板231〜235(各温度センサ221〜225)がコネクタ251〜259を介してケーブル241〜245でデイジーチェーンにより接続されている。具体的には、各基板231〜235に少なくとも2つのコネクタがあり、各ケーブルのコネクタを各基板上のコネクタに接続することで、デイジーチェーン接続している。   In addition, the substrates 231 to 235 (that is, the temperature sensors 221 to 225) are serially connected to the control device 300 via cables (wirings) 241 to 245 including power lines that transmit power and signal lines that transmit signals. That is, the control device 300 and the board 231 are connected by the cable 241 via the connector 251 as shown in FIG. The board 231 and the board 232 are connected by a cable 242 via connectors 252 and 253. The board 232 and the board 233 are connected by a cable 243 via connectors 254 and 255. Further, the substrate 233 and the substrate 234 are connected by a cable 244 via connectors 256 and 257. The board 234 and the board 235 are connected by a cable 245 through connectors 258 and 259. In this way, the substrates 231 to 235 (temperature sensors 221 to 225) are connected in a daisy chain by the cables 241 to 245 via the connectors 251 to 259. Specifically, there are at least two connectors on each of the boards 231 to 235, and daisy chain connection is established by connecting the connectors of the cables to the connectors on the boards.

ここで、ケーブル242〜245の関節J1〜J4を通る部分においては、関節J1〜J4を回転させた際にケーブル242〜245に負荷がかからないように関節J1〜J4の構造が工夫されており、とぐろ形状やクランクシャフト等の構造がとられている。   Here, in the portion passing through the joints J1 to J4 of the cables 242 to 245, the structure of the joints J1 to J4 is devised so that no load is applied to the cables 242 to 245 when the joints J1 to J4 are rotated. The shape is a round shape or crankshaft.

制御装置300は、複数の温度センサ221〜225の検出結果に基づき、ロボットアーム201の位置ずれを補正制御する。具体的に説明すると、制御装置300は、各温度センサ221〜225による検出温度により各フレーム211〜215の熱膨張した際のロボットアーム201の先端の位置と目標位置との誤差を計算し、誤差を解消するように各関節J1〜J4を制御する。   The control device 300 corrects and controls misalignment of the robot arm 201 based on the detection results of the plurality of temperature sensors 221 to 225. More specifically, the control device 300 calculates an error between the position of the tip of the robot arm 201 and the target position when the frames 211 to 215 are thermally expanded by the temperatures detected by the temperature sensors 221 to 225. The joints J1 to J4 are controlled so as to eliminate the above.

なお、基板231は、コネクタ251とコネクタ252とを電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板232は、コネクタ253とコネクタ254とを電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板233は、コネクタ255とコネクタ256とを電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板234は、コネクタ257とコネクタ258とを電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。   The substrate 231 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the connector 251 and the connector 252. The substrate 232 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the connector 253 and the connector 254. The substrate 233 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the connector 255 and the connector 256. The substrate 234 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the connector 257 and the connector 258.

ここで、各基板231〜235は同様の構成であり、基板235において、本実施形態では不使用であるがコネクタ260が形成されている。そして、基板235は、コネクタ259とコネクタ260とを電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。   Here, each board | substrate 231-235 is the same structure, The connector 260 is formed in the board | substrate 235 although it is not used in this embodiment. The substrate 235 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the connector 259 and the connector 260.

更に、基板231は、実装された不図示の抵抗器及びコンデンサ等を介して温度センサ221をコネクタ251,252に電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板232は、実装された不図示の抵抗器及びコンデンサ等を介して温度センサ222をコネクタ253,254に電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板233は、実装された不図示の抵抗器及びコンデンサ等を介して温度センサ223をコネクタ255,256に電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板234は、実装された不図示の抵抗器及びコンデンサ等を介して温度センサ224をコネクタ257,258に電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。基板235は、実装された不図示の抵抗器及びコンデンサ等を介して温度センサ225をコネクタ259,260に電気的に接続する不図示の配線パターンを有している。   Further, the substrate 231 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the temperature sensor 221 to the connectors 251 and 252 via a resistor and a capacitor (not shown) that are mounted. The substrate 232 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the temperature sensor 222 to the connectors 253 and 254 via a mounted resistor and capacitor (not shown). The substrate 233 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the temperature sensor 223 to the connectors 255 and 256 via a mounted resistor and capacitor (not shown). The substrate 234 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the temperature sensor 224 to the connectors 257 and 258 via a mounted resistor and capacitor (not shown). The substrate 235 has a wiring pattern (not shown) that electrically connects the temperature sensor 225 to the connectors 259 and 260 via a mounted resistor and capacitor (not shown).

つまり、ケーブル241〜245は、制御装置300に接続されたバス配線を構成し、各温度センサ221〜225はバス配線に分岐して接続されていることになる。   That is, the cables 241 to 245 constitute a bus wiring connected to the control device 300, and the temperature sensors 221 to 225 are branched and connected to the bus wiring.

温度センサ221〜225は、赤外線温度センサを構成するセンサモジュールであり、不図示の感熱素子(サーモパイル)、不図示のADコンバータを有し、温度検出結果をデジタル信号として出力する。そして、各温度センサ221〜225は、互いに同期をとり、信号が重ならないように、時分割でデジタル信号を制御装置300に出力する。   Each of the temperature sensors 221 to 225 is a sensor module that constitutes an infrared temperature sensor, has a thermal element (not shown), and an AD converter (not shown), and outputs a temperature detection result as a digital signal. Each temperature sensor 221 to 225 outputs a digital signal to the control device 300 in time division so that the signals are synchronized with each other so that the signals do not overlap.

図3は、本発明の第1実施形態に係るロボット装置100の複数のフレーム211〜215のうち1つのフレーム(フレーム211)の内部構成を示す断面図である。なお、フレーム212〜215についても同様の構成であるので、図示及び説明を省略する。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing an internal configuration of one frame (frame 211) among the plurality of frames 211 to 215 of the robot apparatus 100 according to the first embodiment of the present invention. Since the frames 212 to 215 have the same configuration, illustration and description are omitted.

温度センサ221は基板231に実装されており、電力線及び信号線で構成されるケーブル241,242が接続されている。温度センサ221は、フレーム211に対して非接触状態でフレーム211の内面に対向配置されており、フレーム211の内面の温度を非接触で検出することができる。各温度センサ221〜225により検出された検出温度を示す信号は、ケーブル241〜245を介して制御装置300に伝送される。   The temperature sensor 221 is mounted on the substrate 231 and is connected to cables 241 and 242 composed of power lines and signal lines. The temperature sensor 221 is disposed to face the inner surface of the frame 211 in a non-contact state with respect to the frame 211 and can detect the temperature of the inner surface of the frame 211 in a non-contact manner. Signals indicating the detected temperatures detected by the temperature sensors 221 to 225 are transmitted to the control device 300 via the cables 241 to 245.

ここで、制御装置300は、温度センサ221〜225で検出した温度を用いてロボットアーム201の位置を補正する機能を有する。即ち、制御装置300は、検出温度から各フレーム211〜215の長さを算出するフレーム長演算部と、算出したフレーム211〜215の長さからロボットアーム201の先端の位置を算出する順運動学演算部と、を有している。更に、制御装置300は、ロボットアーム201の先端の目標位置と計算した位置との差分から、各関節J1〜J4の回転角度(関節角度)の補正量を算出する逆運動学演算部と、補正量に基づいた移動量で移動するように制御するドライバと、を有している。   Here, the control device 300 has a function of correcting the position of the robot arm 201 using the temperatures detected by the temperature sensors 221 to 225. That is, the control device 300 calculates a length of each frame 211 to 215 from the detected temperature, and a forward kinematics to calculate the position of the tip of the robot arm 201 from the calculated length of the frames 211 to 215. And an arithmetic unit. Further, the control device 300 includes an inverse kinematics calculation unit that calculates a correction amount of the rotation angle (joint angle) of each joint J1 to J4 from the difference between the target position of the tip of the robot arm 201 and the calculated position; And a driver that controls to move by a movement amount based on the amount.

まず、フレーム長演算部において下記の式から各フレーム211〜215の膨張量を算出する。
ΔL1=α1×δ1×L1 ・・・(1)
ΔL2=α2×δ2×L2 ・・・(2)
ΔL3=α3×δ3×L3 ・・・(3)
ΔL4=α4×δ4×L4 ・・・(4)
ΔL5=α5×δ5×L5 ・・・(5)
First, the amount of expansion of each frame 211 to 215 is calculated from the following equation in the frame length calculation unit.
ΔL1 = α1 × δ1 × L1 (1)
ΔL2 = α2 × δ2 × L2 (2)
ΔL3 = α3 × δ3 × L3 (3)
ΔL4 = α4 × δ4 × L4 (4)
ΔL5 = α5 × δ5 × L5 (5)

式(1)はフレーム211の膨張量ΔL1、式(2)はフレーム212の膨張量ΔL2、式(3)はフレーム213の膨張量ΔL3、式(4)はフレーム214の膨張量ΔL4、式(5)はフレーム215の膨張量ΔL5を算出する計算式である。   Expression (1) is the expansion amount ΔL1 of the frame 211, Expression (2) is the expansion amount ΔL2 of the frame 212, Expression (3) is the expansion amount ΔL3 of the frame 213, Expression (4) is the expansion amount ΔL4 of the frame 214, 5) is a calculation formula for calculating the expansion amount ΔL5 of the frame 215.

ここで、αi(i=1,2,3,4,5)は温度センサ221〜225で検出したフレーム温度の基準温度からの変化量である。基準温度とは、例えば室温等である。δi(i=1,2,3,4,5)は、各フレーム211〜215の材料の膨張係数であり、例えば一般的なアルミニウム合金の場合、24×10−6/℃である。ここで用いる膨張係数は、フレーム211〜215の材質が複数で構成される場合はその平均値を用いてもよい。また、Li(i=1,2,3,4,5)は各フレーム211〜215の長さ(フレーム長)であり、例えば関節の中心間の距離を示す。フレーム長Liは、膨張量を算出するための長さであるため、熱膨張に寄与しない部分があればその長さを除いてもよい。上記のように算出したフレーム211〜215の膨張量ΔLiをフレーム長Liに足して、温度変化したフレーム211〜215の長さを算出する。 Here, αi (i = 1, 2, 3, 4, 5) is a change amount of the frame temperature detected by the temperature sensors 221 to 225 from the reference temperature. The reference temperature is, for example, room temperature. δi (i = 1, 2, 3, 4, 5) is an expansion coefficient of the material of each of the frames 211 to 215. For example, in the case of a general aluminum alloy, it is 24 × 10 −6 / ° C. As the expansion coefficient used here, when a plurality of materials of the frames 211 to 215 are formed, an average value thereof may be used. Moreover, Li (i = 1, 2, 3, 4, 5) is the length (frame length) of each frame 211-215, for example, shows the distance between the centers of joints. Since the frame length Li is a length for calculating the expansion amount, if there is a portion that does not contribute to thermal expansion, the length may be excluded. The lengths of the frames 211 to 215 whose temperature has changed are calculated by adding the expansion amount ΔLi of the frames 211 to 215 calculated as described above to the frame length Li.

次に、順運動学演算部においてフレーム211〜215の長さの計算結果と関節J1〜J4の回転角度から順運動学計算によりロボットアーム201の先端の位置を算出し、目標位置との差である位置ずれ量を算出する。次に、逆運動学演算部においてロボットアーム201の先端の目標位置に対する位置ずれ量から逆運動学計算により関節J1〜J4の回転角度の補正量を算出する。次に、ドライバにおいて各関節の回転角度の補正量を加味した移動量を各モータに指令しモータを駆動させる。   Next, the forward kinematics calculation unit calculates the position of the tip of the robot arm 201 by forward kinematics calculation from the calculation results of the lengths of the frames 211 to 215 and the rotation angles of the joints J1 to J4. A certain amount of displacement is calculated. Next, in the inverse kinematics calculation unit, the correction amount of the rotation angle of the joints J1 to J4 is calculated by the inverse kinematic calculation from the positional deviation amount with respect to the target position of the tip of the robot arm 201. Next, the driver instructs each motor to move to take into account the correction amount of the rotation angle of each joint, and drives the motor.

以上、温度センサ221〜225をシリアル接続としたことにより、温度センサの数によらず関節を通るケーブル(配線)は最低限の本数で構成できる。そのため、ケーブル(配線)の引き回しスペースの増大が抑えられ、ケーブル(配線)の曲げによる寿命低下を抑えることができる。また、温度センサ221〜225として、非接触型温度センサを用いているため、接触状態のばらつきによる温度検出精度の低下を防止することができ、ロボットアーム201の先端の位置ずれ補正制御の精度が向上する。   As described above, since the temperature sensors 221 to 225 are serially connected, cables (wirings) passing through the joint can be configured with a minimum number regardless of the number of temperature sensors. Therefore, an increase in the cable (wiring) routing space can be suppressed, and a reduction in service life due to bending of the cable (wiring) can be suppressed. In addition, since non-contact temperature sensors are used as the temperature sensors 221 to 225, it is possible to prevent a decrease in temperature detection accuracy due to variations in the contact state, and the accuracy of positional deviation correction control of the tip of the robot arm 201 can be prevented. improves.

[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態に係るロボット装置について説明する。本第2実施形態において上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図4は、本発明の第2実施形態に係るロボット装置の複数のフレーム211〜215のうち1つのフレーム(フレーム211)の内部構成を示す断面図である。なお、フレーム212〜215については、フレーム211と同様であるため、説明及び図示を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an internal configuration of one frame (frame 211) among the plurality of frames 211 to 215 of the robot apparatus according to the second embodiment of the present invention. Note that the frames 212 to 215 are the same as the frame 211, and thus the description and illustration are omitted.

第2実施形態では、フレーム211の内面の一部(温度センサ221の受光面に対向する位置)に、フレーム211よりも赤外線の放射率の高い高放射率材料401が形成されている。フレーム211はアルミニウム合金で構成され、高放射率材料401は、例えば市販の黒体塗料(放射率0.94)を塗布して形成されており、少なくとも温度センサ221の視野範囲(図3の点線で囲われた検出範囲)Rを含む領域に形成されている。第2実施形態では、温度センサ221の視野角は例えば45°である。   In the second embodiment, a high emissivity material 401 having an infrared emissivity higher than that of the frame 211 is formed on a part of the inner surface of the frame 211 (a position facing the light receiving surface of the temperature sensor 221). The frame 211 is made of an aluminum alloy, and the high emissivity material 401 is formed by applying, for example, a commercially available black body paint (emissivity 0.94), and at least the field of view of the temperature sensor 221 (dotted line in FIG. 3). Is formed in a region including a detection range R). In the second embodiment, the viewing angle of the temperature sensor 221 is 45 °, for example.

以上、温度センサ221に対向するフレーム211の内面に高放射率材料401が形成されているので、フレーム211がアルミニウム合金のような金属であってもフレーム211から放出される赤外線量を増加させることができる。また、放射率が低いことによる赤外線の反射が防止できることから、温度センサ221の検出精度が向上し、フレーム温度を高精度に検出することができる。   As described above, since the high emissivity material 401 is formed on the inner surface of the frame 211 facing the temperature sensor 221, the amount of infrared rays emitted from the frame 211 is increased even if the frame 211 is a metal such as an aluminum alloy. Can do. Moreover, since the reflection of infrared rays due to the low emissivity can be prevented, the detection accuracy of the temperature sensor 221 is improved, and the frame temperature can be detected with high accuracy.

なお、第2実施形態では、非接触型の温度センサ221として視野角45°の場合を示したが、視野角に合わせて高放射率材料の塗布範囲を変えてもよい。また、高放射率材料として黒体塗料を塗布した例を示したが、市販の黒体テープを貼り付けてもよい。   In the second embodiment, the non-contact temperature sensor 221 has a viewing angle of 45 °. However, the application range of the high emissivity material may be changed according to the viewing angle. Moreover, although the example which apply | coated black body paint as a high emissivity material was shown, you may affix a commercially available black body tape.

以上、第2実施形態のロボット装置によれば、上記第1実施形態と同様、ロボットアームの先端の位置ずれ補正制御の精度を向上することができる。また、温度センサの数が増加しても、関節を通るケーブルの数は変わらず最低限の本数で構成できるため、配線の引き回しスペースの増大が抑えられ、配線の曲げによる寿命低下を抑えることができる。   As described above, according to the robot apparatus of the second embodiment, the accuracy of the positional deviation correction control of the tip of the robot arm can be improved as in the first embodiment. In addition, even if the number of temperature sensors increases, the number of cables that pass through the joints does not change and can be configured with the minimum number of cables, so the increase in wiring routing space can be suppressed, and the life reduction due to wiring bending can be suppressed. it can.

更に、第2実施形態のロボット装置によれば、温度センサ221の対向するフレーム211の内面に高放射率材料401を形成したので、温度センサ221が検知する熱線量(赤外線量)が増加し、フレーム温度の検出精度を更に向上させることができる。   Furthermore, according to the robot apparatus of the second embodiment, since the high emissivity material 401 is formed on the inner surface of the frame 211 facing the temperature sensor 221, the heat dose (infrared ray amount) detected by the temperature sensor 221 increases. The detection accuracy of the frame temperature can be further improved.

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態に係るロボット装置について説明する。本第3実施形態において上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図5は、本発明の第3実施形態に係るロボット装置の複数のフレーム211〜215のうち1つのフレーム(フレーム211)の内部構成を示す断面図である。なお、フレーム212〜215については、フレーム211と同様であるため、説明及び図示を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a third embodiment of the invention will be described. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an internal configuration of one frame (frame 211) among the plurality of frames 211 to 215 of the robot apparatus according to the third embodiment of the present invention. Note that the frames 212 to 215 are the same as the frame 211, and thus the description and illustration are omitted.

第3実施形態では、フレーム211の内面に温度センサ221の視野範囲(検出範囲)Rを囲うようにリブ280を形成し、その内側に高放射率材料401を塗布している。つまり、フレーム211は、温度センサ221に対向する底面部211Aと、底面部211Aから温度センサ側に突出し、底面部211Aと共に温度センサ221の検出範囲Rを包囲する側面部280Aと、を有する。   In the third embodiment, the rib 280 is formed on the inner surface of the frame 211 so as to surround the visual field range (detection range) R of the temperature sensor 221, and the high emissivity material 401 is applied to the inside thereof. That is, the frame 211 includes a bottom surface portion 211A that faces the temperature sensor 221 and a side surface portion 280A that protrudes from the bottom surface portion 211A toward the temperature sensor and surrounds the detection range R of the temperature sensor 221 together with the bottom surface portion 211A.

ここで、リブ280は、金型成型や機械加工によって形成されるものであり、温度センサ221から見たフレーム面内の形状は温度センサ221の種類によって選択することができ、四角形状や円形状であってもよい。   Here, the rib 280 is formed by mold molding or machining, and the shape in the frame surface viewed from the temperature sensor 221 can be selected depending on the type of the temperature sensor 221, and can be a square shape or a circular shape. It may be.

第3実施形態のロボット装置によれば、温度センサ221の視野角内において、他の部品の赤外線の反射等を防ぐことができ外乱を防止することができるため、フレーム温度を高精度に検出することができる。したがって、ロボットアームの先端の位置ずれ補正制御の精度が向上する。   According to the robot apparatus of the third embodiment, the infrared rays of other components can be prevented from being reflected and the disturbance can be prevented within the viewing angle of the temperature sensor 221, so that the frame temperature is detected with high accuracy. be able to. Therefore, the accuracy of the positional deviation correction control at the tip of the robot arm is improved.

[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態に係るロボット装置について説明する。本第4実施形態において上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図6は、本発明の第4実施形態に係るロボット装置の複数のフレーム211〜215のうち1つのフレーム(フレーム211)の内部構成を示す断面図である。なお、フレーム212〜215については、フレーム211と同様であるため、説明及び図示を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. In the fourth embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 6 is a cross-sectional view showing an internal configuration of one frame (frame 211) among the plurality of frames 211 to 215 of the robot apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Note that the frames 212 to 215 are the same as the frame 211, and thus the description and illustration are omitted.

第4実施形態では、フレーム211の内面に温度センサ221の視野範囲Rを囲うように凹部290が形成され、その内側に高放射率材料401を塗布している。   In the fourth embodiment, a recess 290 is formed on the inner surface of the frame 211 so as to surround the visual field range R of the temperature sensor 221, and a high emissivity material 401 is applied on the inside thereof.

つまり、フレーム211は、温度センサ221に対向する底面部290Aと、底面部290Aから温度センサ側に突出し、底面部290Aと共に温度センサ221の検出範囲Rを包囲する側面部290Bと、を有する。   That is, the frame 211 includes a bottom surface portion 290A that faces the temperature sensor 221 and a side surface portion 290B that protrudes from the bottom surface portion 290A toward the temperature sensor and surrounds the detection range R of the temperature sensor 221 together with the bottom surface portion 290A.

第4実施形態のロボット装置においても、上記第3実施形態と同様にフレーム温度を高精度に検出することができ、ロボットアームの先端の位置ずれ補正制御の精度を向上することができる。   Also in the robot apparatus of the fourth embodiment, the frame temperature can be detected with high accuracy as in the third embodiment, and the accuracy of the positional deviation correction control of the tip of the robot arm can be improved.

[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態に係るロボット装置について説明する。本第5実施形態において上記第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して説明を省略する。図7は、本発明の第5実施形態に係るロボット装置の概略構成を示す説明図である。
[Fifth Embodiment]
Next, a robot apparatus according to a fifth embodiment of the invention will be described. In the fifth embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the robot apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

第5実施形態のロボット装置100Aは、垂直多関節のロボット200Aと、ロボット200Aを制御する制御装置300とを備えている。   A robot apparatus 100A according to the fifth embodiment includes a vertically articulated robot 200A and a control apparatus 300 that controls the robot 200A.

ロボット200Aは、上記第1実施形態で説明したロボットアーム201と、エンドエフェクタ202と、を有している。   The robot 200 </ b> A includes the robot arm 201 described in the first embodiment and the end effector 202.

ロボットアーム201は、各関節J1〜J4をそれぞれ駆動する複数のモータM1〜M4と、制御装置300の指令に応じて各モータM1〜M4の駆動をそれぞれ制御する複数の駆動制御基板331〜334を有している。また、エンドエフェクタ202のモータの駆動を制御する駆動制御基板335が、フレーム215内に配置されている。   The robot arm 201 includes a plurality of motors M1 to M4 that respectively drive the joints J1 to J4 and a plurality of drive control boards 331 to 334 that respectively control the driving of the motors M1 to M4 in accordance with instructions from the control device 300. Have. A drive control board 335 that controls the drive of the motor of the end effector 202 is disposed in the frame 215.

複数の温度センサ221〜225(図2参照)のうち少なくとも1つの温度センサは、駆動制御基板に搭載されている。第5実施形態では、各駆動制御基板331〜335に各温度センサ221〜225が図2と同様に搭載されている。なお、駆動制御基板331〜335は、制御装置300にシリアル接続(デイジーチェーン接続)されている。   At least one temperature sensor among the plurality of temperature sensors 221 to 225 (see FIG. 2) is mounted on the drive control board. In the fifth embodiment, the temperature sensors 221 to 225 are mounted on the drive control boards 331 to 335 as in FIG. The drive control boards 331 to 335 are serially connected to the control device 300 (daisy chain connection).

つまり、温度センサを実装した基板は、温度センサを実装するために用意した基板でなくても、ロボットアーム201の各関節J1〜J4を駆動するモータM1〜M4を制御するための駆動制御基板(分散型制御基板)に温度センサを実装してもよい。   That is, the board on which the temperature sensor is mounted is not a board prepared for mounting the temperature sensor, but a drive control board for controlling the motors M1 to M4 that drive the joints J1 to J4 of the robot arm 201 ( A temperature sensor may be mounted on the distributed control board.

このように、温度センサを、既存の駆動制御基板331〜334(335)に実装することで、新規に基板を追加することなくフレーム温度を検出することが可能となる。   As described above, by mounting the temperature sensor on the existing drive control boards 331 to 334 (335), it becomes possible to detect the frame temperature without adding a new board.

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で多くの変形が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications are possible within the technical idea of the present invention.

上記実施形態では、温度センサをフレームの内部に配置した場合について説明したが、フレームに対向して配置され、フレームに対して非接触であれば、フレームの外部に配置してもよい。   Although the case where the temperature sensor is disposed inside the frame has been described in the above embodiment, the temperature sensor may be disposed outside the frame as long as it is disposed facing the frame and is not in contact with the frame.

100…ロボット装置、200…ロボット、201…ロボットアーム、211〜215…フレーム、221〜225…温度センサ、300…制御装置、J1〜J4…関節 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Robot apparatus, 200 ... Robot, 201 ... Robot arm, 211-215 ... Frame, 221-225 ... Temperature sensor, 300 ... Control apparatus, J1-J4 ... Joint

Claims (5)

関節で連結された複数のフレームを有するロボットアームと、
前記各フレームの温度をそれぞれ検出する複数の温度センサと、
前記複数の温度センサの検出結果に基づき、前記ロボットアームの位置ずれを補正制御する制御装置と、を備え、
前記各温度センサは、前記制御装置にシリアル接続され、前記各フレームに対して非接触で前記各フレームに対向して配置され、前記各フレームの温度を検出する非接触型温度センサであることを特徴とするロボット装置。
A robot arm having a plurality of frames connected by joints;
A plurality of temperature sensors for detecting the temperature of each frame;
A control device that corrects and controls misalignment of the robot arm based on detection results of the plurality of temperature sensors; and
Each of the temperature sensors is a non-contact type temperature sensor that is serially connected to the control device, is disposed in a non-contact manner with respect to the frames, and is opposed to the frames, and detects the temperature of the frames. A robot device that is characterized.
前記温度センサが、赤外線温度センサであることを特徴とする請求項1に記載のロボット装置。   The robot apparatus according to claim 1, wherein the temperature sensor is an infrared temperature sensor. 前記各フレームには、前記各温度センサに対向する位置に、前記フレームよりも赤外線の放射率の高い高放射率材料が形成されていることを特徴とする請求項2に記載のロボット装置。   The robot apparatus according to claim 2, wherein a high emissivity material having an infrared emissivity higher than that of the frame is formed on each frame at a position facing each of the temperature sensors. 前記フレームは、前記温度センサに対向する底面部と、前記底面部から前記温度センサの側に突出し、前記底面部と共に前記温度センサの検出範囲を包囲する側面部と、を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のロボット装置。   The frame includes a bottom surface portion facing the temperature sensor, and a side surface portion protruding from the bottom surface portion toward the temperature sensor and surrounding the detection range of the temperature sensor together with the bottom surface portion. The robot apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記ロボットアームは、前記各関節をそれぞれ駆動する複数のモータと、前記制御装置の指令に応じて前記各モータの駆動をそれぞれ制御する複数の駆動制御基板と、を備え、
前記複数の温度センサのうち少なくとも1つの温度センサは、前記駆動制御基板に搭載されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のロボット装置。
The robot arm includes a plurality of motors that respectively drive the joints, and a plurality of drive control boards that respectively control the driving of the motors according to instructions from the control device,
5. The robot apparatus according to claim 1, wherein at least one temperature sensor among the plurality of temperature sensors is mounted on the drive control board. 6.
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