JP7763962B2 - Tracking control device and tracking control method - Google Patents
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Description
本開示は、コンベアなどの搬送手段上を移動する対象に対して作業を行うロボット、自動組み立て機械などのメカニカルシステムを制御するトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法に関する。 This disclosure relates to a tracking control device and a tracking control method for controlling mechanical systems such as robots and automatic assembly machines that perform work on objects moving on a transport means such as a conveyor.
搬送システムでは、搬送対象物がコンベア上で停止することなく搬送されている間にロボットが搬送対象物に作業を行うことで、コンベアの間欠駆動およびロボットが作業を行う際の搬送対象物の仮置きを不要としている。これにより、搬送システムでは、システムコストを削減しつつ、作業工程の削減等により全体の作業時間を短縮している。 In the conveying system, the robot works on the object while it is being transported without stopping on the conveyor, eliminating the need for intermittent conveyor operation and the need for the robot to temporarily place the object while working. This reduces system costs and shortens overall work time by reducing the number of work processes.
特許文献1に記載のトラッキング制御装置は、搬送対象物であるワークのセンシング情報および搬送装置の搬送速度に基づいて、搬送中の搬送対象物がロボットによってピッキングされると予測されるピッキング予測位置を算出している。このトラッキング制御装置は、ロボットの動作開始位置での姿勢およびピッキング予測位置での姿勢に基づいて、動作開始位置からピッキング予測位置までのロボットの動作軌跡を生成している。そして、ロボットが、動作軌跡に従って制御され、ロボットがピッキング予測位置まで到達後に搬送装置の搬送速度とロボット動作を同期させる制御を行った後、搬送装置によって搬送される搬送対象物のピッキング作業を行っている。 The tracking control device described in Patent Document 1 calculates a predicted picking position where a robot is expected to pick an object being transported, based on sensing information of the workpiece and the transport speed of the transport device. This tracking control device generates a motion trajectory of the robot from the operation start position to the predicted picking position based on the robot's posture at the operation start position and its posture at the predicted picking position. The robot is then controlled according to the motion trajectory, and after the robot reaches the predicted picking position, it synchronizes the robot's motion with the transport speed of the transport device, and then picks up the object being transported by the transport device.
しかしながら、上記特許文献1の技術では、ロボットハンドが搬送対象物に到達した後に搬送装置とロボットとの間の速度同期を行うので、ピッキング作業といったロボットによる作業の開始までに時間を要し、ロボットが作業を開始するまでの時間が長くなるという問題があった。 However, with the technology of Patent Document 1, the speed of the transport device and the robot is synchronized after the robot hand reaches the object to be transported, which means that it takes time before the robot can start work such as picking, which results in a long time before the robot can start work.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ロボットが作業を開始するまでの時間を短縮することができるトラッキング制御装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in consideration of the above and aims to provide a tracking control device that can shorten the time it takes for a robot to start working.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のトラッキング制御装置は、搬送対象物に対して作業を実行するメカニカルシステムの動作を搬送対象物を搬送する搬送装置の動作に同期させる同期指令を、搬送対象物の搬送速度に基づいて決定された同期を開始させるタイミングである同期開始タイミングに基づいて生成する同期指令生成部を備える。また、本開示のトラッキング制御装置は、メカニカルシステムの目標位置までの指令であるメカニカルシステム動作指令を生成する動作指令生成部と、同期指令とメカニカルシステム動作指令とを合成して合成指令を生成し、生成した合成指令を出力する合成部とを備える。同期指令生成部は、メカニカルシステムが目標位置に到達する前に同期を開始させる同期指令を生成する。 To solve the above-mentioned problems and achieve the objectives, the tracking control device of the present disclosure includes a synchronization command generation unit that generates a synchronization command that synchronizes the operation of a mechanical system that performs work on a transported object with the operation of a transport device that transports the transported object, based on a synchronization start timing, which is the timing at which synchronization starts that is determined based on the transport speed of the transported object.The tracking control device of the present disclosure also includes an operation command generation unit that generates a mechanical system operation command, which is a command for the mechanical system to reach a target position, and a combination unit that combines the synchronization command and the mechanical system operation command to generate a combined command and outputs the generated combined command.The synchronization command generation unit generates a synchronization command that starts synchronization before the mechanical system reaches the target position.
本開示にかかるトラッキング制御装置は、ロボットが作業を開始するまでの時間を短縮することができるという効果を奏する。 The tracking control device disclosed herein has the effect of shortening the time it takes for a robot to start working.
以下に、本開示の実施の形態にかかるトラッキング制御装置およびトラッキング制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。 Below, the tracking control device and tracking control method relating to embodiments of the present disclosure are described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかるトラッキング制御装置の構成を示す図である。実施の形態1の搬送システムは、トラッキング制御装置50Aと、ロボット6と、コンベアといった搬送装置(図示せず)とを具備している。
Embodiment 1.
1 is a diagram showing the configuration of a tracking control device according to embodiment 1. The transport system of embodiment 1 includes a tracking control device 50A, a robot 6, and a transport device such as a conveyor (not shown).
トラッキング制御装置(メカニカルシステムの制御装置)50Aは、コンベアなどの搬送手段上を移動する対象に対して作業を行うロボット、自動組み立て機械などのメカニカルシステムを制御するコンピュータである。実施の形態1では、トラッキング制御装置50Aが、ロボット6を制御する場合について説明する。トラッキング制御装置50Aは、ロボット6に接続されている。 The tracking control device (mechanical system control device) 50A is a computer that controls mechanical systems such as robots and automatic assembly machines that perform work on objects moving on transport means such as conveyors. In embodiment 1, we will explain the case where the tracking control device 50A controls the robot 6. The tracking control device 50A is connected to the robot 6.
ロボット6は、コンベアによって搬送されるワークなどの搬送対象物に対して作業を実行するロボットである。ロボット6の例は、搬送対象物をピッキングするロボットである。なお、ロボット6は、コンベアによって搬送される搬送対象物に対してピッキングされたワークを配置するロボットであってもよいし、ねじ締めなどの作業を行うロボットであってもよい。 Robot 6 is a robot that performs work on transported objects, such as workpieces, transported by a conveyor. An example of robot 6 is a robot that picks up transported objects. Robot 6 may also be a robot that places a picked workpiece on a transported object transported by a conveyor, or a robot that performs work such as tightening screws.
実施の形態1のトラッキング制御装置50Aは、ロボット6が搬送対象物に到達する前にコンベアなどの搬送装置による搬送速度とロボット6の動作速度との同期を開始させる。搬送速度とロボット6の動作速度との同期処理は、搬送速度とロボット6の動作速度との相対速度が0に制御される処理である。トラッキング制御装置50Aは、ロボット6に同期指令を含んだ指令を送ることによってロボット6の動作速度を制御し、これにより、ロボット6の動作速度を、搬送速度と同じ速度に制御する。以下では、ロボット6の動作速度を搬送速度に同期させるロボット6への制御を、同期制御という。 The tracking control device 50A of embodiment 1 starts synchronizing the movement speed of the robot 6 with the conveying speed of a conveying device such as a conveyor before the robot 6 reaches the object to be conveyed. The process of synchronizing the movement speed of the robot 6 with the conveying speed is a process in which the relative speed between the conveying speed and the movement speed of the robot 6 is controlled to zero. The tracking control device 50A controls the movement speed of the robot 6 by sending a command including a synchronization command to the robot 6, thereby controlling the movement speed of the robot 6 to be the same as the conveying speed. Hereinafter, the control of the robot 6 that synchronizes the movement speed of the robot 6 with the conveying speed will be referred to as synchronization control.
トラッキング制御装置50Aは、同期開始タイミング決定部1と、同期指令生成部2と、目標位置決定部3と、動作指令生成部4と、各軸制御部5と、把持動作制御部7と、合成部15とを備えている。 The tracking control device 50A comprises a synchronization start timing determination unit 1, a synchronization command generation unit 2, a target position determination unit 3, an operation command generation unit 4, each axis control unit 5, a gripping operation control unit 7, and a synthesis unit 15.
目標位置決定部3は、外部装置からコンベアによる搬送速度、および搬送対象物の搬送位置を受け付ける。目標位置決定部3は、例えば、コンベア等の搬送装置を制御する搬送制御装置から時々刻々の搬送速度および搬送位置を受け付ける。なお、目標位置決定部3は、センサ、カメラなどから時々刻々の搬送速度および搬送位置を受け付けてもよい。 The target position determination unit 3 receives the conveyance speed of the conveyor and the conveyance position of the object to be conveyed from an external device. The target position determination unit 3 receives the conveyance speed and conveyance position from, for example, a conveyance control device that controls a conveyance device such as a conveyor. The target position determination unit 3 may also receive the conveyance speed and conveyance position from a sensor, camera, etc.
目標位置決定部3は、搬送速度および搬送位置に基づいて、ロボット6の目標位置(ロボット目標位置)を決定する。目標位置は、動作指令生成部4で生成する動作指令の目標位置であり、ロボット6が搬送対象物への作業を実行する際の基準となる位置である。ロボット6は、同期指令生成部2で生成した同期指令およびロボット6への同期を考慮していない動作指令である動作指令生成部4で生成したロボット動作指令に従って動作する。目標位置決定部3は、目標位置を動作指令生成部4および同期開始タイミング決定部1に送る。 The target position determination unit 3 determines the target position (robot target position) of the robot 6 based on the transport speed and transport position. The target position is the target position of the operation command generated by the operation command generation unit 4, and is the reference position when the robot 6 performs work on the transported object. The robot 6 operates in accordance with the synchronization command generated by the synchronization command generation unit 2 and the robot operation command generated by the operation command generation unit 4, which is an operation command that does not take into account synchronization with the robot 6. The target position determination unit 3 sends the target position to the operation command generation unit 4 and the synchronization start timing determination unit 1.
ロボット動作指令生成部である動作指令生成部4は、目標位置に基づいて、ロボット6の目標位置までのロボット6への動作指令であるロボット動作指令(メカニカルシステム動作指令)を生成する。ロボット動作指令には、目標位置への位置指令などが含まれている。動作指令生成部4は、生成したロボット動作指令を合成部15に送る。 The motion command generator 4, which is a robot motion command generator, generates a robot motion command (mechanical system motion command) that is a motion command for the robot 6 to move up to the target position of the robot 6 based on the target position. The robot motion command includes a position command for the target position, etc. The motion command generator 4 sends the generated robot motion command to the synthesis unit 15.
また、動作指令生成部4は、把持動作を実行するための把持プログラムなどに基づいて、目標位置でのロボット6による把持動作を指令する把持動作指令を生成する。把持動作指令は、ロボット6の手先であるロボット手先を動作させる指令である。把持動作指令で規定される動作には、例えば、ロボット手先を搬送対象物の位置まで下降させる動作、ロボット手先を開閉させる動作、ロボット手先を元の位置に戻させる動作などが含まれている。動作指令生成部4は、把持動作指令を把持動作制御部7に送る。なお、動作指令生成部4は、把持動作以外の作業を指令する作業指令を生成して把持動作制御部7に送ってもよい。 The operation command generation unit 4 also generates a gripping operation command that commands the robot 6 to perform a gripping operation at a target position based on a gripping program for executing the gripping operation, etc. The gripping operation command is a command to operate the robot hand, which is the hand of the robot 6. The operations specified in the gripping operation command include, for example, an operation to lower the robot hand to the position of the transport object, an operation to open and close the robot hand, and an operation to return the robot hand to its original position. The operation command generation unit 4 sends the gripping operation command to the gripping operation control unit 7. Note that the operation command generation unit 4 may also generate a work command that commands a work other than a gripping operation and send it to the gripping operation control unit 7.
同期開始タイミング決定部1は、外部装置からコンベアの搬送速度および搬送対象物の搬送位置を受け付け、目標位置決定部3から目標位置を受け付ける。同期開始タイミング決定部1は、搬送速度、搬送位置、および目標位置に基づいて、同期指令を用いた同期制御を開始するタイミング(以下、同期開始タイミングという場合がある)を決定する。同期開始タイミングは、ロボット6がロボット動作指令で規定された目標位置に到達するよりも前のタイミングである。すなわち、同期開始タイミングは、ロボット6がロボット動作指令で規定された目標位置に到達するよりも前に同期制御を開始するためのタイミングである。同期開始タイミング決定部1は、決定した同期開始タイミングを示す同期開始指令を同期指令生成部2に送る。 The synchronization start timing determination unit 1 receives the conveyor transport speed and the transport position of the transported object from an external device, and receives the target position from the target position determination unit 3. The synchronization start timing determination unit 1 determines the timing to start synchronization control using a synchronization command (hereinafter sometimes referred to as synchronization start timing) based on the transport speed, transport position, and target position. The synchronization start timing is the timing before the robot 6 reaches the target position specified in the robot operation command. In other words, the synchronization start timing is the timing for starting synchronization control before the robot 6 reaches the target position specified in the robot operation command. The synchronization start timing determination unit 1 sends a synchronization start command indicating the determined synchronization start timing to the synchronization command generation unit 2.
同期指令生成部2は、同期開始タイミング決定部1から同期開始指令を受け取ると、同期開始指令に基づいて、コンベアの搬送速度に同期するための同期指令を生成する。同期指令生成部2は、ロボット6がロボット動作指令で規定された目標位置に到達する前に同期制御を開始するための同期指令を生成する。すなわち、同期指令生成部2は、動作指令生成部4で生成されるロボット動作指令が目標位置に到達する前に同期指令の生成を開始する。 When the synchronization command generation unit 2 receives a synchronization start command from the synchronization start timing determination unit 1, it generates a synchronization command for synchronizing with the conveyor transport speed based on the synchronization start command. The synchronization command generation unit 2 generates a synchronization command for starting synchronization control before the robot 6 reaches the target position specified in the robot operation command. In other words, the synchronization command generation unit 2 starts generating a synchronization command before the robot operation command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position.
例えば、直線方向に搬送対象物を移動させるコンベアが搬送装置として使用されている場合、同期指令生成部2は、動作指令生成部4が生成するロボット動作指令の目標位置を始点とし、コンベアの搬送速度を目標速度としてコンベアに平行にロボット6のロボット手先が動作する同期指令(動作指令)を生成する。この同期指令には、目標速度に到達するまでの加速の指令と、目標速度で動作させる指令と、目標速度から減速して停止するまでの指令とが含まれている。同期指令生成部2は、生成した同期指令を、合成部15に送る。 For example, if a conveyor that moves an object to be transported in a linear direction is used as the transport device, the synchronization command generation unit 2 generates a synchronization command (motion command) that causes the robot hand of the robot 6 to move parallel to the conveyor, with the target position of the robot motion command generated by the motion command generation unit 4 as the starting point and the conveyor's transport speed as the target speed. This synchronization command includes a command to accelerate until the target speed is reached, a command to operate at the target speed, and a command to decelerate from the target speed until stopping. The synchronization command generation unit 2 sends the generated synchronization command to the synthesis unit 15.
合成部15は、軸毎に、同期指令とロボット動作指令とを合成して合成指令を生成し、生成した合成指令を各軸制御部5に出力する。 The synthesis unit 15 synthesizes the synchronization command and the robot operation command for each axis to generate a synthesized command, and outputs the generated synthesized command to each axis control unit 5.
各軸制御部5は、ロボット6の移動を制御する制御部である。各軸制御部5は、合成部15から送られてきた合成指令(同期指令とロボット動作指令とが合成された動作指令)に基づいて、ロボット6の各軸を制御する。把持動作制御部7は、動作指令生成部4から送られてきた把持動作指令に従って、ロボット手先を制御する。 The axis control units 5 are control units that control the movement of the robot 6. The axis control units 5 control each axis of the robot 6 based on the combined command (an operation command that combines a synchronization command and a robot operation command) sent from the combination unit 15. The grip operation control unit 7 controls the robot hand in accordance with the grip operation command sent from the operation command generation unit 4.
ここで、同期指令生成部2が生成する同期指令の直交座標系での速度波形の例について説明する。図2は、実施の形態1にかかるトラッキング制御装置が生成する同期指令の速度波形の例を説明するための図である。図2に示すグラフの横軸は時間であり、縦軸は同期指令の速度指令である。縦軸のプラス側がコンベアの動作方向(搬送対象物の搬送方向)に対応している。なお、図2では、減速時の速度指令の図示を省略している。 Here, we will explain an example of the velocity waveform in a Cartesian coordinate system of the synchronization command generated by the synchronization command generation unit 2. Figure 2 is a diagram for explaining an example of the velocity waveform of the synchronization command generated by the tracking control device of embodiment 1. The horizontal axis of the graph shown in Figure 2 represents time, and the vertical axis represents the velocity command of the synchronization command. The positive side of the vertical axis corresponds to the operating direction of the conveyor (the transport direction of the transported object). Note that Figure 2 omits the illustration of the velocity command during deceleration.
同期指令生成部2が生成する同期指令の速度指令(速度波形)は、0から等加速度でコンベアの搬送速度Vまで加速し、搬送速度Vに到達した後は搬送速度Vを保ったままコンベアに平行に動作させる指令である。この速度指令では、加速時間Ktの間、0から等加速度でコンベアの搬送速度Vまで加速する。 The speed command (speed waveform) of the synchronization command generated by the synchronization command generation unit 2 is a command to accelerate from 0 to the conveyor transport speed V at a constant acceleration, and after reaching the conveyor transport speed V, to operate parallel to the conveyor while maintaining the conveyor transport speed V. This speed command accelerates from 0 to the conveyor transport speed V at a constant acceleration during the acceleration time Kt.
加速時間Ktの間の同期指令でのロボット手先の移動距離が加速距離Lである。すなわち、同期指令でロボット手先が搬送速度Vまで加速している間に進む距離が加速距離Lである。図2では、加速時間Ktの間の同期指令の移動距離である加速距離Lを斜線部で示している。 The distance traveled by the robot hand during the acceleration time Kt under the synchronization command is the acceleration distance L. In other words, the distance traveled while the robot hand is accelerating up to the conveying speed V under the synchronization command is the acceleration distance L. In Figure 2, the acceleration distance L, which is the distance traveled under the synchronization command during the acceleration time Kt, is indicated by the shaded area.
図2に示すように、加速中の加速度が一定であり、加速中の速度波形が直線で示される場合、L=(V×Kt)/2となる。なお、減速時間の間のロボット手先の移動距離が減速距離である。加速度および減速度が一定であり、加速中および減速中の速度波形が直線で示される場合、同期指令の速度波形は、台形パターンの速度指令となる。 As shown in Figure 2, if the acceleration during acceleration is constant and the velocity waveform during acceleration is shown as a straight line, then L = (V x Kt) / 2. The distance traveled by the robot hand during the deceleration time is the deceleration distance. If the acceleration and deceleration are constant and the velocity waveform during acceleration and deceleration is shown as a straight line, the velocity waveform of the synchronization command will be a trapezoidal velocity command.
図3は、実施の形態1にかかるトラッキング制御装置が備える同期開始タイミング決定部の構成を示す図である。同期開始タイミング決定部1は、同期開始位置算出部10と、同期開始位置到達判定部11とを有している。 Figure 3 is a diagram showing the configuration of the synchronization start timing determination unit provided in the tracking control device of embodiment 1. The synchronization start timing determination unit 1 has a synchronization start position calculation unit 10 and a synchronization start position arrival determination unit 11.
同期開始位置算出部10は、目標位置決定部3からロボット6の目標位置である目標位置を受け付け、センサなどの外部装置等からコンベアの搬送速度を受け付ける。 The synchronization start position calculation unit 10 receives the target position, which is the target position of the robot 6, from the target position determination unit 3, and receives the conveyor transport speed from an external device such as a sensor.
同期開始位置算出部10は、目標位置および搬送速度に基づいて、同期制御を開始するコンベア上の搬送対象物の位置(以下、同期開始位置という場合がある)を決定する。すなわち、同期開始位置算出部10は、同期指令生成部2にて同期指令生成を開始させるコンベア上での搬送対象物の位置を決定する。なお、実施の形態1では、同期開始位置を同期開始位置PSとする。 The synchronization start position calculation unit 10 determines the position of the transported object on the conveyor at which synchronization control begins (hereinafter sometimes referred to as the synchronization start position) based on the target position and transport speed. In other words, the synchronization start position calculation unit 10 determines the position of the transported object on the conveyor at which the synchronization command generation unit 2 begins generating a synchronization command. In embodiment 1, the synchronization start position is referred to as the synchronization start position PS.
例えば、目標位置決定部3が決定した目標位置を目標位置Pとすると、同期開始位置算出部10は、目標位置Pからコンベアの上流方向に同期指令における加速距離Lだけ戻った地点の位置を、同期指令の生成を開始するコンベア上での搬送対象物の位置(同期開始位置PS)として決定する。すなわち、同期開始位置算出部10は、搬送対象物が目標位置Pから予め定められた特定距離(加速距離L)だけ前の位置に到達した時点を同期開始位置PSに決定する。 For example, if the target position determined by the target position determination unit 3 is the target position P, the synchronization start position calculation unit 10 determines the position of the transported object on the conveyor at which generation of the synchronization command begins, as the point located upstream of the conveyor from the target position P by the acceleration distance L in the synchronization command (synchronization start position PS). In other words, the synchronization start position calculation unit 10 determines the point at which the transported object reaches a position a predetermined specific distance (acceleration distance L) ahead of the target position P as the synchronization start position PS.
コンベアによる搬送対象物の移動方向(搬送方向)をX軸の+方向とし、X軸に水平面内で直交する軸をY軸とし、ロボット6の目標位置PのXY座標を(Px,Py)とすると、同期指令が開始される同期開始位置PSは、PS=(Px-L,Py)となる。すなわち、コンベア上の搬送対象物がPS=(Px-L,Py)に到達した時点で同期制御が開始される。同期開始位置算出部10は、同期開始位置PSを同期開始位置到達判定部11に送る。 If the direction of movement (transport direction) of the object being transported by the conveyor is the positive X-axis direction, the axis perpendicular to the X-axis in the horizontal plane is the Y-axis, and the XY coordinates of the target position P of the robot 6 are (Px, Py), the synchronization start position PS at which the synchronization command is initiated is PS = (Px - L, Py). In other words, synchronization control begins when the object being transported on the conveyor reaches PS = (Px - L, Py). The synchronization start position calculation unit 10 sends the synchronization start position PS to the synchronization start position arrival determination unit 11.
同期開始位置到達判定部11は、同期開始位置算出部10から同期開始位置PSを受け付け、搬送制御装置などの外部装置から搬送対象物の時々刻々の搬送位置を受け付ける。同期開始位置到達判定部11が、外部装置から受け付ける時々刻々の搬送位置は、搬送対象物の位置の推定値(位置推定値Xh)である。搬送位置である位置推定値Xhは、搬送対象物がコンベアの上流に設置された撮像部(カメラ等)の下部を通過した際に撮像された映像から算出される搬送対象物のコンベア上での位置と、撮像からの経過時間と、コンベアに備えられた測定装置であるエンコーダからの撮像後の出力とに基づいて推定される。 The synchronization start position arrival determination unit 11 receives the synchronization start position PS from the synchronization start position calculation unit 10 and receives the moment-by-moment transport position of the transported object from an external device such as a transport control device. The moment-by-moment transport position received by the synchronization start position arrival determination unit 11 from the external device is an estimate of the position of the transported object (position estimate value Xh). The position estimate value Xh, which is the transport position, is estimated based on the position of the transported object on the conveyor calculated from an image captured when the transported object passes under an imaging unit (camera, etc.) installed upstream of the conveyor, the elapsed time since the image capture, and the post-image capture output from an encoder, which is a measuring device installed on the conveyor.
同期開始位置到達判定部11は、Px-LとXhとを比較し、Xh≧Px-Lとなった時点で同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。同期開始位置到達判定部11は、例えば、Xh=Px-Lとなった時点で同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。すなわち、同期開始位置到達判定部11は、搬送対象物が目標位置Pから予め定められた特定距離(加速距離L)だけ前の位置に到達した時点を、同期を開始させるタイミングである同期開始タイミングに設定し、同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。 The synchronization start position arrival determination unit 11 compares Px-L with Xh, and outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2 when Xh≧Px-L. The synchronization start position arrival determination unit 11 outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2, for example, when Xh=Px-L. In other words, the synchronization start position arrival determination unit 11 sets the time when the transported object reaches a position a predetermined specific distance (acceleration distance L) ahead of the target position P as the synchronization start timing, which is the timing to start synchronization, and outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2.
なお、同期開始位置到達判定部11は、上述した推定方法によって位置推定値Xhを推定する場合に限らず、エンコーダの出力の代わりにコンベアへの速度指令、またはコンベアの速度の設計値を用いて位置推定値Xhを推定してもよい。 In addition, the synchronization start position arrival determination unit 11 is not limited to estimating the position estimation value Xh using the estimation method described above, and may also estimate the position estimation value Xh using a speed command to the conveyor or a design value for the conveyor speed instead of the encoder output.
また、搬送システムにおいて、コンベアにエンコーダを設けず、コンベアの上流に設置された撮像部にて複数回間隔をあけて搬送対象物が撮像されてもよい。この場合、同期開始位置到達判定部11は、例えば、複数回の撮像結果から推定したコンベアの速度と、撮像からの経過時間に基づいて搬送対象物の位置推定値Xhを推定する。 In addition, in a conveying system, an encoder may not be installed on the conveyor, and the object to be conveyed may be imaged multiple times at intervals by an imaging unit installed upstream of the conveyor. In this case, the synchronization start position arrival determination unit 11 estimates the estimated position value Xh of the object to be conveyed based on, for example, the conveyor speed estimated from the multiple imaging results and the elapsed time since the imaging.
同期指令生成部2は、動作指令生成部4がロボット動作指令によって規定した始点を目標位置Pとし、図2に示したような速度パターンとなる同期指令を生成する。この場合において、同期指令の生成開始から加速時間Kt後の位置指令の増分はLとなるので、同期指令生成部2が生成する同期指令では、ロボット6のコンベアの動作方向のPxからの移動量がLであり、コンベアの動作方向の速度指令はVとなる。すなわち、ロボット6は、Pxから搬送方向にLだけ移動した時点で速度がVになる。 The synchronization command generator 2 generates a synchronization command that has a speed pattern as shown in Fig. 2, with the starting point specified by the motion command generator 4 in the robot motion command as the target position P. In this case, the increment in the position command after the acceleration time Kt from the start of generation of the synchronization command is L, so in the synchronization command generated by the synchronization command generator 2, the amount of movement of the robot 6 from Px in the conveyor motion direction is L, and the speed command in the conveyor motion direction is V. In other words, the speed of the robot 6 reaches V when it has moved L from Px in the conveyance direction.
また、コンベア上の搬送対象物のX方向の位置は、Px-L+(V×Kt)となる。ここで、V×Ktは、2Lであるので、コンベア上の搬送対象物のX方向の位置もロボット6と同様にPx+Lであり、搬送対象物のX方向の速度はVである。これにより、同期指令の生成開始から加速時間Kt以上が経過し、ロボット動作指令が目標位置Pに到達した後は、ロボット6の位置および速度と、搬送対象物の位置および速度とが一致する。したがって、トラッキング制御装置50Aは、動作指令生成部4で生成するロボット動作指令が目標位置Pに到達してから先は、ロボット6と搬送対象物とを同期させることができる。 The X-direction position of the object to be transported on the conveyor is Px - L + (V x Kt). Here, V x Kt is 2L, so the X-direction position of the object to be transported on the conveyor is Px + L, just like the robot 6, and the X-direction velocity of the object to be transported is V. As a result, after the acceleration time Kt or more has elapsed since the start of generation of the synchronization command and the robot operation command has reached the target position P, the position and velocity of the robot 6 and the position and velocity of the object to be transported will match. Therefore, the tracking control device 50A can synchronize the robot 6 and the object to be transported once the robot operation command generated by the operation command generation unit 4 has reached the target position P.
目標位置決定部3は、ロボット動作指令に対応するロボット6の位置が目標位置Pに到達するよりも前に同期指令の生成開始から加速時間Ktだけ時間が経過するように、動作指令生成部4が用いる目標位置Pを選定することが望ましい。すなわち、目標位置決定部3は、ロボット動作指令に対応するロボット6の位置が目標位置Pに到達するよりも前のタイミングを同期指令の開始タイミングとし、同期指令の開始から加速時間Ktだけ時間が経過し、かつ、動作指令生成部4で生成するロボット動作指令が目標位置Pに到達した際にロボット手先位置が搬送対象物の上空にあるように目標位置Pを選定する。これにより、目標位置決定部3は、動作指令生成部4が生成するロボット動作指令が目標位置Pに到達した時点で、ロボット6が搬送対象物の上空にあり、且つロボット6の搬送速度も搬送対象物に同期させることができる。 The target position determination unit 3 desirably selects the target position P used by the operation command generation unit 4 so that the acceleration time Kt has elapsed since the start of generation of the synchronization command before the position of the robot 6 corresponding to the robot operation command reaches the target position P. In other words, the target position determination unit 3 sets the start timing of the synchronization command to a time before the position of the robot 6 corresponding to the robot operation command reaches the target position P, and selects the target position P so that the acceleration time Kt has elapsed since the start of the synchronization command and the robot hand position is above the transport object when the robot operation command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P. In this way, the target position determination unit 3 can ensure that the robot 6 is above the transport object when the robot operation command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P, and that the transport speed of the robot 6 is synchronized with that of the transport object.
実施の形態1では、同期指令生成部2が、まず直交座標系で同期指令(ロボット手先の位置指令)を生成し、生成したロボット手先の位置指令をロボット6の各軸の位置指令に変換(逆変換と呼ばれる)する。この逆変換された位置指令が同期指令である。同期指令生成部2が逆変換によって生成した各軸の位置指令は、動作指令生成部4が生成したロボット動作指令に加算される。 In embodiment 1, the synchronization command generation unit 2 first generates a synchronization command (position command for the robot hand) in a Cartesian coordinate system, and then converts (called inverse transformation) the generated position command for the robot hand into a position command for each axis of the robot 6. This inversely transformed position command is the synchronization command. The position command for each axis generated by the synchronization command generation unit 2 through inverse transformation is added to the robot operation command generated by the operation command generation unit 4.
なお、実施の形態1では、トラッキング制御装置50Aが、同期指令を逆変換してから同期指令をロボット動作指令に加算したが、逆変換は、後から実行してもよい。すなわち、トラッキング制御装置50Aは、動作指令生成部4が生成した直交座標系のロボット動作指令と、直交座標系の同期指令とを直交座標系で加算してから逆変換してもよい。 In the first embodiment, the tracking control device 50A performs an inverse transformation on the synchronization command before adding it to the robot operation command, but the inverse transformation may be performed later. That is, the tracking control device 50A may add the robot operation command in the Cartesian coordinate system generated by the operation command generation unit 4 and the synchronization command in the Cartesian coordinate system in the Cartesian coordinate system, and then perform an inverse transformation.
実施の形態1では、目標位置決定部3は、ロボット動作指令の目標位置Pを決定するために、予めコンベア上の複数の地点P1~Pk(kは自然数)までのロボットの動作時間ta1~takを算出しておく。地点P1~Pkのうち、地点P1が最も上流の位置であり、地点Pkが最も下流の位置である。In embodiment 1, the target position determination unit 3 calculates in advance the robot's operation times ta1 to tak to multiple points P1 to Pk (k is a natural number) on the conveyor in order to determine the target position P of the robot operation command. Of points P1 to Pk, point P1 is the most upstream position, and point Pk is the most downstream position.
目標位置決定部3は、算出したta1~takと、P1~Pkまでのコンベア上の搬送対象物の移動時間tb1~tbkとを比較する。目標位置決定部3は、この比較により、tan≧tbn+Kt(nは、1~kの自然数)を満たす最大のnを求め、このnに対応する地点Pn(図示せず)を目標位置Pとして動作指令生成部4に出力する。最大のnは、動作指令生成部4で生成するロボット動作指令が目標位置Pに到達する前に同期指令での速度が搬送装置の速度に到達する地点のうち同期指令の開始が最も遅くなる地点、すなわち、動作指令生成部4で生成するロボット動作指令が目標位置Pに到達する前に同期指令での速度が搬送装置の速度に到達する地点のうち合成した動作が動作指令生成部4で生成するロボット動作指令と一致する区間が最も長い地点Pnに対応している。 The target position determination unit 3 compares the calculated values ta1-tak with the travel times tb1-tbk of the object to be transported on the conveyor from P1 to Pk. Through this comparison, the target position determination unit 3 determines the maximum value n that satisfies tan≧tbn+Kt (n is a natural number from 1 to k), and outputs the point Pn (not shown) corresponding to this value n as the target position P to the motion command generation unit 4. The maximum value n corresponds to the point where the synchronization command starts the slowest among the points where the speed in the synchronization command reaches the speed of the transport device before the robot motion command generated by the motion command generation unit 4 reaches the target position P. In other words, the maximum value n corresponds to the point Pn where the section where the combined motion matches the robot motion command generated by the motion command generation unit 4 is the longest among the points where the speed in the synchronization command reaches the speed of the transport device before the robot motion command generated by the motion command generation unit 4 reaches the target position P.
なお、実施の形態1の目標位置決定部3は、最大のnを満たす動作時間に対応する地点を目標位置Pに採用したが、m<n(mは自然数)となる地点Pm(図示せず)を目標位置Pとして出力してもよい。 In addition, the target position determination unit 3 in embodiment 1 adopts the point corresponding to the operating time that satisfies the maximum n as the target position P, but it may also output a point Pm (not shown) where m < n (m is a natural number) as the target position P.
また、目標位置決定部3は、予めコンベア上の複数地点までの移動時間を算出してから目標位置Pを決定する場合に限らず、他の方法によって目標位置Pを決定してもよい。目標位置決定部3は、例えば、予め定めたコンベア上の特定地点P0(図示せず)までのロボット6の動作時間taと、その特定地点P0までのコンベア上の搬送対象物の移動時間tbとをそれぞれ算出し、ta,tbの比較結果から目標位置Pを決定してもよい。目標位置決定部3は、例えばP0のx座標をP0xとするとき、Px=P0x+(ta-tb-Kt-α)×VによってPxを算出し、算出したPxを目標位置Pに決定する。ここでのαは、予め定めた定数である。目標位置決定部3は、何らかの演算を行うのではなく、予め定めた地点PA(図示せず)を記憶しておき、PAを目標位置Pとして動作指令生成部4に出力することも可能である。この場合のPAは、コンベアの搬送速度、ロボット6の移動速度など、何れの情報に基づいて設定された地点でもよい。 The target position determination unit 3 is not limited to determining the target position P by calculating the travel time to multiple points on the conveyor in advance, but may also determine the target position P by other methods. For example, the target position determination unit 3 may calculate the robot 6's operation time ta to a predetermined specific point P0 (not shown) on the conveyor and the travel time tb of the object to be transported on the conveyor to that specific point P0, and then determine the target position P based on the comparison of ta and tb. For example, when the x-coordinate of P0 is P0x, the target position determination unit 3 calculates Px by Px = P0x + (ta - tb - Kt - α) × V, and determines the calculated Px as the target position P. Here, α is a predetermined constant. Rather than performing any calculation, the target position determination unit 3 may store a predetermined point PA (not shown) and output PA to the motion command generation unit 4 as the target position P. In this case, the PA may be a point set based on any information such as the conveying speed of the conveyor or the moving speed of the robot 6.
把持動作制御部7は、動作指令生成部4が生成した位置指令が目標位置Pに到達した時刻tr1と、同期指令の生成開始から加速時間Ktが経過した後の時刻tr2とのうち、遅い方の時刻に達した時点で把持動作を開始する。すなわち、把持動作制御部7は、位置指令が目標位置Pに到達した時刻となっても、同期指令の生成開始から加速時間Ktが経過していなければ、加速時間Ktが経過するまで待ってから把持動作を開始する。また、把持動作制御部7は、同期指令の生成開始から加速時間Ktが経過した時刻となっても、位置指令が目標位置Pに到達していなければ、位置指令が目標位置Pに到達するまで待ってから把持動作を開始する。 The gripping operation control unit 7 starts the gripping operation at the later of time tr1 when the position command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P, or time tr2 after the acceleration time Kt has elapsed since the start of generation of the synchronization command. In other words, if the acceleration time Kt has not elapsed since the start of generation of the synchronization command even when the position command has reached the target position P, the gripping operation control unit 7 waits until the acceleration time Kt has elapsed before starting the gripping operation. Also, if the acceleration time Kt has elapsed since the start of generation of the synchronization command even when the position command has not reached the target position P, the gripping operation control unit 7 waits until the position command has reached the target position P before starting the gripping operation.
把持動作は、ロボット手先を下降させ、ハンドの開閉を行う動作である。把持動作の終了時、把持動作の終了後のハンドの上昇動作の終了時、把持動作の終了後の規定時間の経過後、または把持動作の開始から規定時間の経過後の何れかの条件が成立すると、把持動作制御部7は、同期指令生成部2に同期指令の生成終了の指令を送信する。同期指令生成部2は、同期指令の生成終了の指令を受信すると、同期指令の速度指令を0に減速して同期指令を停止する。 The grasping operation is an operation in which the robot's hand is lowered and the hand is opened and closed. When any of the following conditions is met: at the end of the grasping operation, at the end of the hand's raising operation after the end of the grasping operation, after a specified time has elapsed since the end of the grasping operation, or after a specified time has elapsed since the start of the grasping operation, the grasping operation control unit 7 sends a command to end the generation of a synchronization command to the synchronization command generation unit 2. When the synchronization command generation unit 2 receives the command to end the generation of a synchronization command, it slows down the speed command of the synchronization command to 0 and stops the synchronization command.
なお、実施の形態1では、把持動作制御部7は、時刻tr1,tr2のうちの遅い方の時刻に達した時点で把持動作を開始したが、時刻tr1,tr2の遅い方に達してからさらに制御系を考慮した予め定めた時間tcだけ経過した時点で把持動作を開始してもよい。 In embodiment 1, the gripping operation control unit 7 starts the gripping operation when the later of times tr1 and tr2 is reached, but the gripping operation may also start when a predetermined time tc has elapsed after the later of times tr1 and tr2, taking into account the control system.
また、実施の形態1のトラッキング制御装置50Aは、ロボット6の手先が搬送対象物の速度にちょうど同期するように同期指令を生成しているが、厳密な同期が実現できることに限定する必要はなく、把持作業を行う際の許容誤差の範囲で少しずらした速度に合わせることも可能である。なお、許容誤差の範囲で少しずらした速度に合わせることも「同期」と定義する。 In addition, the tracking control device 50A in embodiment 1 generates a synchronization command so that the hand of the robot 6 is synchronized exactly with the speed of the object being transported, but it is not necessary to be limited to achieving strict synchronization, and it is also possible to match the speed to a slightly different speed within the allowable error range when performing a grasping operation. Note that matching the speed to a slightly different speed within the allowable error range is also defined as "synchronization."
また、実施の形態1では、搬送対象物が直線状にコンベア上を搬送される場合を例にあげて説明したが、トラッキング制御装置50Aは、搬送対象物が円弧状に搬送されるシステムにも適用可能である。搬送対象物が直線状にコンベア上を搬送される場合、トラッキング制御装置50Aは、加速距離Lおよび減速距離を直線状の距離と考えたが、円弧状に搬送されるシステムでは、加速距離Lおよび減速距離は円周上での距離として同様の演算を行えばよい。 In addition, while embodiment 1 has been described using an example in which an object to be transported is transported linearly on a conveyor, the tracking control device 50A can also be applied to systems in which the object is transported in an arc. When an object to be transported is transported linearly on a conveyor, the tracking control device 50A considers the acceleration distance L and deceleration distance as linear distances, but in a system in which the object is transported in an arc, the acceleration distance L and deceleration distance can be treated as distances on the circumference and similar calculations can be performed.
このように、実施の形態1のトラッキング制御装置50Aは、ロボット動作指令が目標位置Pに到達する前から搬送対象物とロボット6との位置および速度の同期を開始する。そして、トラッキング制御装置50Aは、ロボット動作指令が目標位置Pに到達した時点でロボット6の手先が搬送対象物の上側に位置し、且つ搬送対象物とロボット6との速度を同じにすることで、搬送対象物とロボット6との速度の同期を実現している。これにより、トラッキング制御装置50Aは、トラッキング制御を実施する場合であっても把持位置の誤差の抑制と、動作時間の短縮との両立を実現できる。 In this way, the tracking control device 50A of the first embodiment starts synchronizing the position and speed of the transport object and the robot 6 before the robot operation command reaches the target position P. Then, the tracking control device 50A realizes synchronization of the speeds of the transport object and the robot 6 by positioning the tip of the robot 6 above the transport object when the robot operation command reaches the target position P and by making the speeds of the transport object and the robot 6 the same. As a result, the tracking control device 50A can achieve both suppression of gripping position errors and shortening of operation time even when performing tracking control.
つぎに、トラッキング制御装置50Aが実行する処理の処理手順について説明する。図4は、実施の形態1にかかるトラッキング制御装置が実行する処理の処理手順を示すフローチャートである。Next, the processing steps performed by the tracking control device 50A will be explained. Figure 4 is a flowchart showing the processing steps performed by the tracking control device according to the first embodiment.
トラッキング制御装置50Aの目標位置決定部3は、搬送対象物の搬送位置および搬送速度に基づいて、ロボット6が搬送対象物への作業を実行する際の起点となる目標位置Pを決定する(ステップS10)。 The target position determination unit 3 of the tracking control device 50A determines the target position P, which will be the starting point when the robot 6 performs work on the transported object, based on the transport position and transport speed of the transported object (step S10).
同期開始タイミング決定部1は、目標位置P、搬送位置、および搬送速度に基づいて、同期制御を開始する同期開始タイミングを決定する(ステップS20)。同期指令生成部2は、同期開始タイミングを示す同期開始指令に基づいて、コンベアの搬送速度に同期するための同期指令を生成する(ステップS30)。この同期指令は、ロボット動作指令によって移動するロボット6の位置が目標位置Pに到達するよりも前に同期を開始するための指令である。 The synchronization start timing determination unit 1 determines the synchronization start timing for starting synchronization control based on the target position P, the transport position, and the transport speed (step S20). The synchronization command generation unit 2 generates a synchronization command for synchronizing with the conveyor transport speed based on the synchronization start command indicating the synchronization start timing (step S30). This synchronization command is a command for starting synchronization before the position of the robot 6, which is moving in accordance with the robot operation command, reaches the target position P.
動作指令生成部4は、目標位置Pに基づいて、目標位置Pまでのロボット6への動作指令であるロボット動作指令を生成する(ステップS40)。なお、ステップS40の処理と、ステップS20,S30の処理とは、何れの処理が先に実行されてもよい。 The operation command generation unit 4 generates a robot operation command, which is an operation command for the robot 6 to move to the target position P, based on the target position P (step S40). Note that the processing of step S40 and the processing of steps S20 and S30 may be executed first, or the other may be executed first.
合成部15は、軸毎に、同期指令とロボット動作指令とを合成する。同期指令は、ロボット動作指令に対応するロボット6の位置が目標位置Pに到達するよりも前に同期を開始するための指令である。したがって、合成部15が合成した指令はロボット6が目標位置Pに到達する前に同期を開始する指令となっている。すなわち、合成部15は、同期指令とロボット動作指令とを合成することで、ロボット6が目標位置Pに到達する前に同期を開始する(ステップS50)。各軸制御部5は、同期指令とロボット動作指令とが合成された動作指令に基づいて、ロボット6の各軸を制御する。このように、トラッキング制御装置50Aは、ロボット6が目標位置Pに到達する前に同期を開始する。把持動作制御部7は、動作指令生成部4から送られてきた把持動作指令に従って、ロボット手先を制御する。 The synthesis unit 15 synthesizes the synchronization command and the robot operation command for each axis. The synchronization command is a command to start synchronization before the position of the robot 6 corresponding to the robot operation command reaches the target position P. Therefore, the command synthesized by the synthesis unit 15 is a command to start synchronization before the robot 6 reaches the target position P. In other words, by synthesizing the synchronization command and the robot operation command, the synthesis unit 15 starts synchronization before the robot 6 reaches the target position P (step S50). The individual axis control units 5 control each axis of the robot 6 based on the operation command synthesized from the synchronization command and the robot operation command. In this way, the tracking control device 50A starts synchronization before the robot 6 reaches the target position P. The gripping operation control unit 7 controls the robot hand in accordance with the gripping operation command sent from the operation command generation unit 4.
上述したようにトラッキング制御装置50Aは、コンベア上で搬送される搬送対象物の位置および速度の両方にロボット6の位置および速度を合わせる同期指令を生成するので、ロボット6による把持作業の誤差を低減することができるとともに、ロボット6の動作時間を短縮することができる。 As described above, the tracking control device 50A generates synchronization commands that align the position and speed of the robot 6 with both the position and speed of the object being transported on the conveyor, thereby reducing errors in the grasping operation by the robot 6 and shortening the operating time of the robot 6.
このように、実施の形態1によれば、トラッキング制御装置50Aが、動作指令生成部4で生成する動作指令が目標位置Pに到達する前に同期を開始させる同期指令を生成して同期を開始するので、動作指令生成部4で生成する動作指令が目標位置Pに到達した時点でロボット6と搬送対象物との位置および速度が一致する。これにより、トラッキング制御装置50Aは、動作指令生成部4で生成する動作指令が目標位置Pに到達した時点でロボット6に作業を開始させることができるので、ロボット6が作業を開始するまでの時間を短縮することができる。 As such, according to embodiment 1, the tracking control device 50A generates a synchronization command to initiate synchronization before the operation command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P, and therefore initiates synchronization. Therefore, the positions and velocities of the robot 6 and the object to be transported match when the operation command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P. This allows the tracking control device 50A to cause the robot 6 to start work when the operation command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P, thereby shortening the time until the robot 6 starts work.
実施の形態2.
つぎに、図1を用いて実施の形態2について説明する。実施の形態2では、トラッキング制御装置50Aが、同期指令の速度波形として、矩形波の速度指令を生成する。
Embodiment 2.
Next, a second embodiment will be described with reference to Fig. 1. In the second embodiment, a tracking control device 50A generates a rectangular wave velocity command as the velocity waveform of the synchronization command.
実施の形態2のトラッキング制御装置50Aは、同期指令生成部2での速度指令の生成方法が実施の形態1のトラッキング制御装置50Aと異なる。このため、実施の形態2では、同期指令生成部2での速度指令の生成方法について説明し、他の説明は省略する。 The tracking control device 50A of embodiment 2 differs from the tracking control device 50A of embodiment 1 in the method of generating a speed command in the synchronization command generation unit 2. Therefore, in embodiment 2, the method of generating a speed command in the synchronization command generation unit 2 will be described, and other descriptions will be omitted.
実施の形態1のトラッキング制御装置50Aが備える同期指令生成部2は、等加速度で加速および減速を行うための同期指令を生成したが、実施の形態2のトラッキング制御装置50Aが備える同期指令生成部2は、矩形波の速度指令を内部で生成する。すなわち、実施の形態1では、同期指令生成部2が、台形パターンの速度指令を生成したが、実施の形態2では、同期指令生成部2が、加速時にはステップ状に速度が上昇し、減速時にはステップ状に速度が下降する速度指令を生成する。 The synchronization command generation unit 2 provided in the tracking control device 50A of embodiment 1 generated a synchronization command for accelerating and decelerating at a constant acceleration, but the synchronization command generation unit 2 provided in the tracking control device 50A of embodiment 2 internally generates a rectangular wave speed command. That is, while in embodiment 1 the synchronization command generation unit 2 generated a trapezoidal pattern speed command, in embodiment 2 the synchronization command generation unit 2 generates a speed command that increases the speed in a step-like manner during acceleration and decreases the speed in a step-like manner during deceleration.
実施の形態2の同期指令生成部2は、矩形波の速度指令を生成し、生成した速度指令を加速時間Ktと同じ長さである窓長Ktの移動平均フィルタに通した結果を速度指令として合成部15に出力する。すなわち、同期指令生成部2は、同期指令で規定されるロボット6への速度指令を、矩形波の速度指令および移動平均フィルタを用いて生成する。 The synchronization command generation unit 2 in embodiment 2 generates a square wave speed command, passes the generated speed command through a moving average filter with a window length Kt, which is the same length as the acceleration time Kt, and outputs the result as a speed command to the synthesis unit 15. In other words, the synchronization command generation unit 2 generates a speed command for the robot 6 specified by the synchronization command using the square wave speed command and a moving average filter.
このように実施の形態2では、同期指令生成部2が、矩形波の速度指令と移動平均フィルタとで速度指令を生成するので、コンベアの速度が変動する場合であっても容易に同期指令を生成することが可能となる。 In this way, in embodiment 2, the synchronization command generation unit 2 generates a speed command using a rectangular wave speed command and a moving average filter, making it possible to easily generate a synchronization command even if the conveyor speed fluctuates.
実施の形態3.
つぎに、図5を用いて実施の形態3について説明する。実施の形態3のトラッキング制御装置50Aは、ロボット6の各軸の制御系におけるフィードバック制御またはフィードフォワード制御のパラメータ(制御系パラメータ)を用いて、同期開始位置を算出する。
Embodiment 3.
Next, a third embodiment will be described with reference to Fig. 5. A tracking control device 50A according to the third embodiment calculates a synchronization start position using parameters (control system parameters) of feedback control or feedforward control in the control system of each axis of the robot 6.
実施の形態3では、同期開始タイミング決定部での処理が実施の形態1と異なる。このため、実施の形態3では、同期開始タイミング決定部の構成および同期開始位置の算出方法について説明し、他の説明は省略する。 In embodiment 3, the processing in the synchronization start timing determination unit differs from embodiment 1. Therefore, in embodiment 3, the configuration of the synchronization start timing determination unit and the method for calculating the synchronization start position are explained, and other explanations are omitted.
図5は、実施の形態3にかかるトラッキング制御装置が備える同期開始タイミング決定部の構成を示す図である。図5の各構成要素のうち図3に示す実施の形態1の同期開始タイミング決定部1と同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。 Figure 5 is a diagram showing the configuration of a synchronization start timing determination unit provided in a tracking control device according to embodiment 3. Of the components in Figure 5, those that achieve the same function as the synchronization start timing determination unit 1 of embodiment 1 shown in Figure 3 are given the same reference numerals, and duplicated explanations will be omitted.
実施の形態3の同期開始タイミング決定部1Aは、同期開始位置算出部10Aと、同期開始位置到達判定部11とを有している。 The synchronization start timing determination unit 1A of embodiment 3 has a synchronization start position calculation unit 10A and a synchronization start position arrival determination unit 11.
同期開始位置算出部10Aは、目標位置決定部3からロボット6の目標位置である目標位置Pを受け付け、センサなどの外部装置等からコンベアによる搬送速度を受け付ける。また、同期開始位置算出部10Aは、外部装置などから制御系パラメータを受け付ける。 The synchronization start position calculation unit 10A receives the target position P, which is the target position of the robot 6, from the target position determination unit 3, and receives the conveyor transport speed from an external device such as a sensor. The synchronization start position calculation unit 10A also receives control system parameters from an external device.
このように、実施の形態3では、同期開始タイミング決定部1Aの同期開始位置算出部10Aが、目標位置Pおよび搬送速度に加えて制御系パラメータを受け付ける点が実施の形態1と異なっている。 As such, embodiment 3 differs from embodiment 1 in that the synchronization start position calculation unit 10A of the synchronization start timing determination unit 1A accepts control system parameters in addition to the target position P and conveying speed.
同期開始位置算出部10Aは、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータに基づいて、同期制御を開始する搬送対象物のコンベア上の位置(同期開始位置PS)を決定する。制御系パラメータは、ロボット6の各軸の制御系における、フィードバック制御またはフィードフォワード制御のパラメータである。 The synchronization start position calculation unit 10A determines the position on the conveyor of the transported object at which synchronization control begins (synchronization start position PS) based on the target position P, transport speed, and control system parameters. The control system parameters are feedback control or feedforward control parameters in the control system of each axis of the robot 6.
ロボット6の各軸の制御系では、トラッキング制御に限らず、各軸の制御系で遅れが生じるので、ロボット6の手先は、制御系への指令値から遅れて動作する。例えば、トラッキング制御装置50Aが、ロボット6の手先を直線状または円弧状に沿って動作させる場合、フィードバック制御またはフィードフォワード制御のパラメータと、指令値の速度とに応じた遅れをもってロボット6の手先は目標軌道に沿って動作する。そこで、実施の形態3では、予め制御系パラメータおよび搬送速度と、直線または円弧に沿った方向のロボット6の遅れ量Ldとの関係(例えば、表形式で示される対応関係)を同期開始位置算出部10Aが記憶しておく。 Since delays occur in the control system for each axis of the robot 6, not just in tracking control, the robot 6's hand operates with a delay from the command value to the control system. For example, when the tracking control device 50A moves the robot 6's hand along a straight line or an arc, the robot 6's hand operates along the target trajectory with a delay corresponding to the feedback control or feedforward control parameters and the command value speed. Therefore, in embodiment 3, the synchronization start position calculation unit 10A stores in advance the relationship between the control system parameters and conveying speed and the delay amount Ld of the robot 6 in the direction along a straight line or arc (for example, a correspondence relationship shown in tabular form).
なお、同期開始位置算出部10Aは、制御系パラメータおよび搬送速度と遅れ量Ldとの対応関係を表形式などで記憶しておく代わりに、制御系パラメータおよび搬送速度と遅れ量Ldとの関係を示す関数を記憶しておいてもよい。制御系パラメータおよび搬送速度と遅れ量Ldとの関係を示す関数は、同期開始位置算出部10Aが予め導出しておいてもよいし、他の装置が予め導出して同期開始位置算出部10Aに格納してもよい。 Instead of storing the correspondence between the control system parameters, conveying speed, and delay amount Ld in a table format or the like, the synchronization start position calculation unit 10A may store a function that indicates the relationship between the control system parameters, conveying speed, and delay amount Ld. The function that indicates the relationship between the control system parameters, conveying speed, and delay amount Ld may be derived in advance by the synchronization start position calculation unit 10A, or may be derived in advance by another device and stored in the synchronization start position calculation unit 10A.
同期開始位置算出部10Aは、制御系パラメータおよび搬送速度と遅れ量Ldとの対応関係(表または関数)と、入力された制御系パラメータおよび搬送速度とに基づいて、入力された制御系パラメータおよび搬送速度に対応する遅れ量Ldを導出する。 The synchronization start position calculation unit 10A derives the delay amount Ld corresponding to the input control system parameters and conveying speed based on the correspondence relationship (table or function) between the control system parameters and conveying speed and the delay amount Ld, and the input control system parameters and conveying speed.
さらに、同期開始位置算出部10Aは、導出した遅れ量Ldを用いて、同期指令の生成を開始する搬送対象物のコンベア上の同期開始位置PSをPS=(Px-L-Ld,Py)により算出し、同期開始位置PSを同期開始位置到達判定部11に同期開始位置として送信する。 Furthermore, the synchronization start position calculation unit 10A uses the derived delay amount Ld to calculate the synchronization start position PS on the conveyor of the transported object at which generation of the synchronization command begins, using PS = (Px - L - Ld, Py), and transmits the synchronization start position PS to the synchronization start position arrival determination unit 11 as the synchronization start position.
同期開始位置到達判定部11は、同期開始位置算出部10Aから同期開始位置PSを受け付ける。また、同期開始位置到達判定部11は、時々刻々の搬送位置(位置推定値Xh)を受け付ける。搬送位置は、搬送対象物がコンベアの上流に設置された撮像部の下部を通過した際に撮像された映像から算出される搬送対象物のコンベア上での位置と、撮像からの経過時間と、撮像後のコンベアに備えられた測定装置であるエンコーダからの出力とに基づいて推定された位置である。 The synchronization start position arrival determination unit 11 receives the synchronization start position PS from the synchronization start position calculation unit 10A. The synchronization start position arrival determination unit 11 also receives the transport position (position estimate value Xh) from time to time. The transport position is an estimated position based on the position of the transport object on the conveyor calculated from an image captured when the transport object passes under an imaging unit installed upstream of the conveyor, the elapsed time since the image was captured, and the output from an encoder, a measuring device installed on the conveyor, after the image was captured.
同期開始位置到達判定部11は、Px-L-LdとXhとを比較し、Xh≧Px-L-Ldとなった時点で同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。 The synchronization start position arrival determination unit 11 compares Px-L-Ld with Xh, and outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2 when Xh≧Px-L-Ld.
このように実施の形態3では、トラッキング制御装置50Aが制御系パラメータを用いて、同期開始位置を算出する。すなわち、同期開始タイミング決定部1Aが、制御系の遅れを考慮して同期開始タイミングを決定する。したがって、トラッキング制御装置50Aは、制御系の遅れの影響を抑制し、制御系の遅れによるロボット6の把持誤差を低減した高精度なトラッキング制御を実現することができる。 In this way, in embodiment 3, the tracking control device 50A calculates the synchronization start position using control system parameters. That is, the synchronization start timing determination unit 1A determines the synchronization start timing taking into account delays in the control system. Therefore, the tracking control device 50A can suppress the effects of delays in the control system and achieve high-precision tracking control that reduces gripping errors of the robot 6 due to delays in the control system.
実施の形態4.
つぎに、図6を用いて実施の形態4について説明する。実施の形態4のトラッキング制御装置は、ロボット6の各軸に作用する許容トルクの最大値および最小値を超えない範囲で最短となる加速時間および減速時間を算出し、算出した加減速パラメータを用いてロボット動作指令を生成する。
Embodiment 4.
Next, a fourth embodiment will be described with reference to Fig. 6. The tracking control device of the fourth embodiment calculates the shortest acceleration and deceleration times within a range that does not exceed the maximum and minimum values of the allowable torque acting on each axis of the robot 6, and generates a robot operation command using the calculated acceleration and deceleration parameters.
図6は、実施の形態4にかかるトラッキング制御装置の構成を示す図である。図6の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1のトラッキング制御装置50Aと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。実施の形態4の搬送システムは、トラッキング制御装置50Bと、ロボット6と、コンベアといった搬送装置(図示せず)とを具備している。 Figure 6 is a diagram showing the configuration of a tracking control device according to the fourth embodiment. Of the components in Figure 6, those that achieve the same functions as the tracking control device 50A of the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. The conveying system of the fourth embodiment includes a tracking control device 50B, a robot 6, and a conveying device such as a conveyor (not shown).
トラッキング制御装置50Bは、トラッキング制御装置50Aが備える構成要素に加えて、同期考慮加減速決定部8を備えている。トラッキング制御装置50Bの目標位置決定部3は、目標位置Pを、動作指令生成部4、同期開始タイミング決定部1、および同期考慮加減速決定部8に送る。 In addition to the components of the tracking control device 50A, the tracking control device 50B includes a synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8. The target position determination unit 3 of the tracking control device 50B sends the target position P to the operation command generation unit 4, the synchronization start timing determination unit 1, and the synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8.
同期考慮加減速決定部8は、目標位置決定部3から目標位置Pを受け付ける。また、同期考慮加減速決定部8は、ロボット動作指令に合成される同期指令(速度パターン)のパラメータ、すなわち同期指令の等速区間の速度および加減速に関するパラメータを予め記憶しておく。 The synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8 receives the target position P from the target position determination unit 3. The synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8 also stores in advance the parameters of the synchronization command (speed pattern) to be combined with the robot operation command, i.e., the parameters related to the speed and acceleration/deceleration of the constant speed section of the synchronization command.
同期考慮加減速決定部8は、目標位置Pおよびロボット動作指令に合成される同期指令に基づいて、ロボット6の各軸に対する制約を満たす範囲内で加減速パラメータを決定する。加減速パラメータは、動作指令生成部4で生成するロボット動作指令の加速および減速に用いるパラメータである。加減速パラメータは、例えば、ロボット6が同期指令に従って同期処理を実行する際の加速時間および減速時間である。同期考慮加減速決定部8が決定する加速時間および減速時間は、同期動作の影響を考慮して決定されるロボット6の各軸に作用するトルクの許容値(許容トルク)を満たす範囲内で最短となる加速時間および減速時間である。 The synchronization-considering acceleration/deceleration determination unit 8 determines acceleration/deceleration parameters within a range that satisfies the constraints on each axis of the robot 6, based on the target position P and the synchronization command that is combined with the robot operation command. The acceleration/deceleration parameters are parameters used for accelerating and decelerating the robot operation command generated by the operation command generation unit 4. The acceleration/deceleration parameters are, for example, the acceleration time and deceleration time when the robot 6 performs synchronization processing in accordance with the synchronization command. The acceleration time and deceleration time determined by the synchronization-considering acceleration/deceleration determination unit 8 are the shortest acceleration time and deceleration time within a range that satisfies the allowable value (allowable torque) of the torque acting on each axis of the robot 6, which is determined taking into account the effects of synchronous operation.
同期考慮加減速決定部8は、決定した加減速パラメータを動作指令生成部4に送る。動作指令生成部4は、同期考慮加減速決定部8が決定した加減速パラメータを用いてロボット動作指令を生成する。 The synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8 sends the determined acceleration/deceleration parameters to the operation command generation unit 4. The operation command generation unit 4 generates a robot operation command using the acceleration/deceleration parameters determined by the synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8.
図7は、実施の形態4にかかるトラッキング制御装置がトルクを算出する地点を説明するための図である。同期考慮加減速決定部8は、コンベア32上で同期動作を実施する可能性のある区間の長さ(距離SL)を予め定めておく。 Figure 7 is a diagram for explaining the points at which the tracking control device of embodiment 4 calculates torque. The synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8 predetermines the length (distance SL) of the section on the conveyor 32 where synchronous operation may be performed.
つぎに、同期考慮加減速決定部8は、目標位置決定部3が決定した目標位置Pから、同期指令生成部2が生成した同期指令(例えば、図2に示す同期指令)の速度パターンでコンベア32の進行方向に沿ってロボット6を動作させる場合のロボット6の各軸に作用するトルクを算出する。具体的には、同期考慮加減速決定部8は、動作開始時(目標位置Pで速度0)の各軸のトルクτaと、加速終了時(目標位置PからX軸方向にLだけ移動した地点TP0で速度はコンベア32の動作方向にV)の各軸のトルクτbと、等速区間に入ってからX軸方向に目標位置Pから距離SLだけ離れた地点TP1に到達するまでの予め定められた各地点でのトルクτc1~τcK(Kは自然数)を算出する。 Next, the synchronization-considered acceleration/deceleration determiner 8 calculates the torque acting on each axis of the robot 6 when the robot 6 is operated along the traveling direction of the conveyor 32 from the target position P determined by the target position determiner 3 at the speed pattern of the synchronization command (for example, the synchronization command shown in FIG. 2 ) generated by the synchronization command generator 2. Specifically, the synchronization-considered acceleration/deceleration determiner 8 calculates the torque τa of each axis at the start of the operation (speed 0 at the target position P), the torque τb of each axis at the end of the acceleration (speed V in the moving direction of the conveyor 32 at point TP0 moved by L in the X-axis direction from the target position P), and the torques τc1 to τcK (K is a natural number) at each predetermined point from the start of the constant velocity section until point TP1 separated by a distance SL from the target position P in the X-axis direction is reached.
同期考慮加減速決定部8は、例えば、地点TP0から先の地点TP1までの間に予め定めた点数が図7のように4点である場合には、この4点におけるトルクτc1~τc4を算出する。ロボット6が6軸ロボットの場合、トルクτa,τb,τc1~τc4は、何れも6要素のベクトルとなる。 For example, if the number of predetermined points between point TP0 and the next point TP1 is four as shown in Figure 7, the synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8 calculates the torques τc1 to τc4 at these four points. If the robot 6 is a six-axis robot, the torques τa, τb, and τc1 to τc4 will all be vectors with six elements.
つぎに、同期考慮加減速決定部8は、トルクτa,τb,τc1~τc4の各軸成分の最大値τsimax、最小値τsiminを求める。ここでのiは、軸数であり、ロボット6が6軸ロボットの場合、iは1~6の自然数である。例えば、1軸目の最大値であればτs1max、3軸目の最小値であればτs3minである。また、同期考慮加減速決定部8は、算出したτsimaxがτsimax<0となる場合は、τsimax=0とする。また、同期考慮加減速決定部8は、τsimin>0の場合は、τsimin=0とする。 Next, the synchronization consideration acceleration/deceleration determiner 8 calculates the maximum value τsi max and minimum value τsi min of each axis component of torque τa, τb, and τc1 to τc4. Here, i is the number of axes, and if the robot 6 is a six-axis robot, i is a natural number between 1 and 6. For example, the maximum value of the first axis is τs1 max , and the minimum value of the third axis is τs3 min . Furthermore, if the calculated τsi max is τsi max < 0, the synchronization consideration acceleration/deceleration determiner 8 sets τsi max = 0. Furthermore, if τsi min > 0, the synchronization consideration acceleration/deceleration determiner 8 sets τsi min = 0.
同期の影響を考慮しない場合、動作指令生成部4は、各軸の+方向の許容最大トルクτimaxおよび-方向の許容最大トルク-τimaxを超えない範囲で最短となる加速時間Kt0および減速時間gt0を算出し、加速時間Kt0および減速時間gt0を用いてロボット動作指令を生成すればよい。 If the effect of synchronization is not taken into consideration, the motion command generation unit 4 calculates the acceleration time Kt0 and deceleration time gt0 that are the shortest within the range that does not exceed the maximum allowable torque τi max in the positive direction of each axis and the maximum allowable torque −τi max in the negative direction of each axis, and generates a robot motion command using the acceleration time Kt0 and the deceleration time gt0.
同期の影響を考慮する実施の形態4では、同期考慮加減速決定部8が、各軸の許容最大値を同期の影響を考慮した値に修正してから加減速時間を算出する。具体的には、同期考慮加減速決定部8が、各軸の同期の影響を考慮した+方向の許容最大トルクτzimaxをτzimax=τimax-τsimaxで算出し、-方向の許容最大トルクτziminをτzimin=-τimax-τsiminで算出する。 In the fourth embodiment, which takes into account the influence of synchronization, the synchronization-considered acceleration/deceleration determiner 8 calculates the acceleration/deceleration time after correcting the maximum allowable value of each axis to a value that takes into account the influence of synchronization. Specifically, the synchronization-considered acceleration/deceleration determiner 8 calculates the maximum allowable torque τzi max in the + direction taking into account the influence of synchronization of each axis as τzi max = τi max - τsi max , and calculates the maximum allowable torque τzi min in the - direction as τzi min = -τi max - τsi min .
同期考慮加減速決定部8は、各軸のトルクがτzimaxおよびτziminを超えない範囲で最短となる加速時間Kt1、減速時間gt1を算出する。すなわち、同期考慮加減速決定部8は、τzimaxに基づいてτzimaxを超えない加速時間Kt1を決定し、τziminに基づいてτziminを超えない減速時間gt1を決定する。同期考慮加減速決定部8は、加速時間Kt1および減速時間gt1を、動作指令生成部4へ加減速パラメータとして送信する。 The synchronization consideration acceleration/deceleration determination unit 8 calculates the acceleration time Kt1 and deceleration time gt1 that are the shortest within a range in which the torque of each axis does not exceed τzi max and τzi min . That is, the synchronization consideration acceleration/deceleration determination unit 8 determines the acceleration time Kt1 that does not exceed τzi max based on τzi max , and determines the deceleration time gt1 that does not exceed τzi min based on τzi min . The synchronization consideration acceleration/deceleration determination unit 8 transmits the acceleration time Kt1 and the deceleration time gt1 to the motion command generation unit 4 as acceleration/deceleration parameters.
動作指令生成部4は、加速時間Kt1および減速時間gt1を受信する。動作指令生成部4は、受信した加速時間Kt1および減速時間gt1を用いてロボット動作指令を生成する。 The operation command generation unit 4 receives the acceleration time Kt1 and deceleration time gt1. The operation command generation unit 4 generates a robot operation command using the received acceleration time Kt1 and deceleration time gt1.
なお、実施の形態4では、同期考慮加減速決定部8が、τzimaxに基づいて加速時間Kt1を決定し、τziminに基づいて減速時間gt1を決定する場合を例に挙げて説明したが、同期考慮加減速決定部8は他の方法によって加速時間Kt1および減速時間gt1を決定してもよい。同期考慮加減速決定部8は、例えば、τimaxおよび-τimaxを超えない範囲で加速時間Kt1を算出し、τzimaxおよびτziminを超えない範囲で減速時間gt1を算出してもよい。 Although the fourth embodiment has been described with reference to an example in which the synchronization-considering acceleration/deceleration determiner 8 determines the acceleration time Kt1 based on τzi max and the deceleration time gt1 based on τzi min , the synchronization-considering acceleration/deceleration determiner 8 may determine the acceleration time Kt1 and the deceleration time gt1 by other methods. For example, the synchronization-considering acceleration/deceleration determiner 8 may calculate the acceleration time Kt1 within a range not exceeding τi max and −τi max , and may calculate the deceleration time gt1 within a range not exceeding τzi max and τzi min .
このように、同期考慮加減速決定部8は、許容トルクの最大値および最小値を超えない範囲で最短となる加速時間Kt1および減速時間gt1を算出する。許容トルクの最大値および最小値については、上述したように同期の影響を考慮した値とする。 In this way, the synchronization-considered acceleration/deceleration determination unit 8 calculates the acceleration time Kt1 and deceleration time gt1 that are the shortest possible within the range that does not exceed the maximum and minimum values of the allowable torque.The maximum and minimum values of the allowable torque are set to values that take into account the effects of synchronization, as described above.
同期考慮加減速決定部8は、同期指令を加算する前の指令として加減速時間の算出を行う。加減速時間の算出方法は、何れの方法が適用されてもよい。同期考慮加減速決定部8は、ロボット6の動特性を考慮して許容トルクを超えない範囲で最短となる加速時間Kt1および減速時間gt1を算出する方式であれば、何れの方式で加速時間Kt1および減速時間gt1を算出してもよい。 The synchronization-considering acceleration/deceleration determination unit 8 calculates the acceleration/deceleration time as a command before adding the synchronization command. Any method may be used to calculate the acceleration/deceleration time. The synchronization-considering acceleration/deceleration determination unit 8 may calculate the acceleration time Kt1 and deceleration time gt1 using any method as long as the method takes into account the dynamic characteristics of the robot 6 and calculates the shortest acceleration time Kt1 and deceleration time gt1 without exceeding the allowable torque.
このように実施の形態4のトラッキング制御装置50Bは、許容トルクの最大値および最小値を超えない範囲で最短となる加速時間および減速時間を算出し、算出した加減速パラメータを用いてロボット動作指令を生成している。これにより、トラッキング制御装置50Bは、ロボット動作指令に同期指令を加算してロボット6を動作させる場合にも、許容トルクの制限を満たしながら高速な動作によって動作時間を短縮することが可能となる。 In this way, the tracking control device 50B of embodiment 4 calculates the shortest acceleration and deceleration times that do not exceed the maximum and minimum values of the allowable torque, and generates a robot operation command using the calculated acceleration and deceleration parameters. This allows the tracking control device 50B to shorten the operation time by operating at high speed while satisfying the allowable torque limits, even when operating the robot 6 by adding a synchronization command to the robot operation command.
実施の形態5.
つぎに、図8および図9を用いて実施の形態5について説明する。実施の形態5のトラッキング制御装置は、ロボット手先が物体と干渉しない領域に到達し、且つ搬送対象物が同期開始位置に到達すると、同期指令を開始する。
Embodiment 5.
Next, a fifth embodiment will be described with reference to Figures 8 and 9. The tracking control device of the fifth embodiment starts issuing a synchronization command when the robot hand reaches an area where it does not interfere with the object and the object to be conveyed reaches the synchronization start position.
図8は、実施の形態5にかかるトラッキング制御装置の構成を示す図である。図8の各構成要素のうち図1に示す実施の形態1のトラッキング制御装置50Aと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。実施の形態5の搬送システムは、トラッキング制御装置50Cと、ロボット6と、コンベア32(図8では図示せず)といった搬送装置とを具備している。 Figure 8 is a diagram showing the configuration of a tracking control device according to the fifth embodiment. Of the components in Figure 8, those that achieve the same functions as the tracking control device 50A of the first embodiment shown in Figure 1 are given the same reference numerals, and duplicate explanations will be omitted. The conveying system of the fifth embodiment includes a tracking control device 50C, a robot 6, and a conveying device such as a conveyor 32 (not shown in Figure 8).
トラッキング制御装置50Cは、トラッキング制御装置50Aが備える構成要素に加えて、干渉影響判定部9を備えている。干渉影響判定部9は、動作指令生成部4から時々刻々のロボット動作指令を受け付ける。 In addition to the components of the tracking control device 50A, the tracking control device 50C also includes an interference effect determination unit 9. The interference effect determination unit 9 receives robot operation commands from the operation command generation unit 4 from time to time.
干渉影響判定部9は、ロボット動作指令に同期指令を加算してもロボット6と物体とが干渉する可能性がない領域(後述する干渉考慮不要領域A1)と、ロボット動作指令とに基づいて、ロボット手先が干渉考慮不要領域A1に到達したか否かを判定する。干渉影響判定部9は、ロボット手先が干渉考慮不要領域A1に到達したか否かを示す情報を同期開始タイミング決定部1に送る。 The interference effect determination unit 9 determines whether or not the robot end effector has reached the interference consideration-free area A1 based on an area (an interference consideration-free area A1, described later) in which there is no possibility of interference between the robot 6 and an object even if a synchronization command is added to the robot operation command, and the robot operation command. The interference effect determination unit 9 sends information indicating whether or not the robot end effector has reached the interference consideration-free area A1 to the synchronization start timing determination unit 1.
実施の形態5のトラッキング制御装置50Cが備える同期開始タイミング決定部1は、ロボット手先が干渉考慮不要領域A1に到達し、且つ搬送対象物が同期開始位置に到達すると、同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。 The synchronization start timing determination unit 1 provided in the tracking control device 50C of embodiment 5 outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2 when the robot hand reaches the interference-free area A1 and the object to be transported reaches the synchronization start position.
トラッキング制御装置50Cは、トラッキング制御装置50Aと比較して、干渉影響判定部9を備えていることと、同期開始タイミング決定部1、同期指令生成部2、および把持動作制御部7が実行する処理とが異なる。以下では、トラッキング制御装置50Cが実行する処理と、トラッキング制御装置50Aが実行する処理との相違点を主に説明する。 Compared to the tracking control device 50A, the tracking control device 50C is different in that it includes an interference effect determination unit 9 and in the processing performed by the synchronization start timing determination unit 1, synchronization command generation unit 2, and gripping operation control unit 7. The following mainly describes the differences between the processing performed by the tracking control device 50C and the processing performed by the tracking control device 50A.
図9は、実施の形態5にかかるトラッキング制御装置が同期開始タイミングを決定する際に用いる干渉考慮不要領域を説明するための図である。図9では、ロボット6が作業を実行する搬送対象物を搬送対象物31として図示している。 Figure 9 is a diagram for explaining the interference-free area used by the tracking control device of embodiment 5 when determining the synchronization start timing. In Figure 9, the transported object on which the robot 6 performs work is illustrated as transported object 31.
干渉考慮不要領域A1は、ロボット動作指令に同期指令を加算しても、ロボット6と物体(ロボット6とコンベア32との間にある機器やセンサなどの図示していない障害物など)との間で干渉が発生する恐れがない領域である。干渉考慮不要領域A1には、搬送対象物31が通過する領域が含まれている。 The interference-free area A1 is an area where there is no risk of interference occurring between the robot 6 and an object (such as an obstacle (not shown), such as equipment or a sensor between the robot 6 and the conveyor 32) even if a synchronization command is added to the robot operation command. The interference-free area A1 includes the area through which the transported object 31 passes.
干渉影響判定部9は、図9に示すような干渉考慮不要領域A1を予め記憶しておく。干渉影響判定部9は、動作指令生成部4が生成する時々刻々のロボット動作指令を受け付ける。干渉影響判定部9は、ロボット動作指令に対応するロボット手先の位置が干渉考慮不要領域A1に到達したか否かを判定する。 The interference effect determination unit 9 pre-stores an interference-free area A1 as shown in Figure 9. The interference effect determination unit 9 receives robot operation commands generated from time to time by the operation command generation unit 4. The interference effect determination unit 9 determines whether the position of the robot hand corresponding to the robot operation command has reached the interference-free area A1.
干渉影響判定部9は、ロボット手先の位置が干渉考慮不要領域A1に到達するまでは未到達であることを示す情報(例えば、「0」)を同期開始タイミング決定部1に出力する。干渉影響判定部9は、ロボット手先の位置が干渉考慮不要領域A1に到達してからは到達したことを示す情報(例えば、「1」)を同期開始タイミング決定部1に出力する。The interference effect determination unit 9 outputs information (e.g., "0") indicating that the position of the robot hand has not yet reached the interference-free area A1 to the synchronization start timing determination unit 1. After the position of the robot hand has reached the interference-free area A1, the interference effect determination unit 9 outputs information (e.g., "1") indicating that the position has reached the interference-free area A1 to the synchronization start timing determination unit 1.
同期開始タイミング決定部1の同期開始位置到達判定部11は、実施の形態1と同様に搬送対象物31が同期開始位置に到達したか否かを判定する。実施の形態5の同期開始タイミング決定部1は、搬送対象物31が同期開始位置に到達しても干渉影響判定部9からの出力が「0」の場合、すなわち未到達であることを示す情報を受け付けている場合は、同期開始指令を同期指令生成部2に出力しない。 The synchronization start position arrival determination unit 11 of the synchronization start timing determination unit 1 determines whether the transported object 31 has reached the synchronization start position, as in embodiment 1. In embodiment 5, the synchronization start timing determination unit 1 does not output a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2 if the output from the interference effect determination unit 9 is "0" even when the transported object 31 has reached the synchronization start position, i.e., if it has received information indicating that the object has not yet reached the synchronization start position.
同期開始タイミング決定部1は、搬送対象物31が同期開始位置に到達し、且つ干渉影響判定部9からの出力が「1」の場合、同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。同期開始タイミング決定部1は、搬送対象物31が同期開始位置に到達した時に干渉影響判定部9からの出力が既に「1」になっていた場合は直ちに同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。すなわち、同期開始タイミング決定部1は、干渉影響判定部9からの出力が「1」になっている場合、搬送対象物31が同期開始位置に到達した時点で同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。 When the transported object 31 reaches the synchronization start position and the output from the interference effect judgment unit 9 is "1", the synchronization start timing determination unit 1 outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2. If the output from the interference effect judgment unit 9 is already "1" when the transported object 31 reaches the synchronization start position, the synchronization start timing determination unit 1 immediately outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2. In other words, when the output from the interference effect judgment unit 9 is "1", the synchronization start timing determination unit 1 outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2 at the time the transported object 31 reaches the synchronization start position.
このように、同期開始タイミング決定部1は、ロボット手先の位置が干渉考慮不要領域A1に到達し、且つ搬送対象物31が同期開始位置に到達すると、同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。 In this way, the synchronization start timing determination unit 1 outputs a synchronization start command to the synchronization command generation unit 2 when the position of the robot hand reaches the interference-free area A1 and the object to be transported 31 reaches the synchronization start position.
同期指令生成部2は、干渉が考慮されたことにより同期開始指令の出力が所望のタイミングから遅れる場合がある。この場合において、トラッキング制御装置50Cが、同期指令生成部2で生成された同期指令をそのまま用いると、同期の開始が遅れた分だけロボット手先の位置がずれる。このため、同期指令生成部2は、ずれた位置を補正した同期指令を出力する。例えば、同期開始タイミング決定部1が出力する同期開始指令の所望のタイミングからの遅れをKdとすると、タイミングが遅れたことにより、搬送対象物31は、Lc=Kd×Vだけ進んだ位置に移動している。このため、同期指令生成部2は、(Px,Py)を始点とし、(Px+Lc,Py)へ加速時間Ktで移動する指令(以下、補正指令という)を生成する。同期指令生成部2は、タイミングが遅れていない元々の同期指令に(Px+Lc,Py)へ加速時間Ktで移動する補正指令を重畳した結果を補正後の同期指令として合成部15に送る。 The synchronization command generation unit 2 may delay the output of the synchronization start command from the desired timing due to interference considerations. In this case, if the tracking control device 50C uses the synchronization command generated by the synchronization command generation unit 2 as is, the position of the robot hand will be shifted by the amount of the delay in starting synchronization. Therefore, the synchronization command generation unit 2 outputs a synchronization command that corrects the shifted position. For example, if the delay from the desired timing of the synchronization start command output by the synchronization start timing determination unit 1 is Kd, the delayed timing causes the transported object 31 to move to a position advanced by Lc = Kd x V. Therefore, the synchronization command generation unit 2 generates a command (hereinafter referred to as a correction command) to move from (Px, Py) as the starting point to (Px + Lc, Py) with an acceleration time Kt. The synchronization command generation unit 2 superimposes the correction command to move to (Px + Lc, Py) with an acceleration time Kt on the original synchronization command without any timing delay, and sends the result to the synthesis unit 15 as the corrected synchronization command.
同期指令生成部2は、上述した補正指令を重畳した結果を同期指令として出力すると許容トルクの最大値または最小値を超過することが予想される場合には、許容トルクの最大値または最小値を超過せずに位置(Px+Lc,Py)まで到達することができる到達時間Kt2を算出する。この場合、同期指令生成部2は、タイミングが遅れていない元々の同期指令に(Px+Lc,Py)へ到達時間Kt2で移動する補正指令を重畳した結果を同期指令として合成部15に送る。 If the synchronization command generation unit 2 expects that the maximum or minimum allowable torque will be exceeded if the result of superimposing the above-mentioned correction command is output as a synchronization command, it calculates the arrival time Kt2 required to reach the position (Px + Lc, Py) without exceeding the maximum or minimum allowable torque. In this case, the synchronization command generation unit 2 superimposes a correction command for moving to (Px + Lc, Py) in the arrival time Kt2 onto the original synchronization command with no timing delay, and sends the result to the synthesis unit 15 as a synchronization command.
把持動作制御部7は、動作指令生成部4が生成した位置指令が目標位置Pに到達した時刻tr1と、同期指令の生成開始から加速時間Ktが経過した後の時刻tr2とのうち、遅い方の時刻に達した時点で把持動作を開始する。 The gripping operation control unit 7 starts the gripping operation at the later of time tr1 when the position command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P, and time tr2 after the acceleration time Kt has elapsed since the start of generation of the synchronization command.
また、把持動作制御部7は、(Px+Lc,Py)への到達時間が加速時間Ktより長い到達時間Kt2の場合、動作指令生成部4が生成した位置指令が目標位置Pに到達した時刻tr1と、同期指令の生成開始から到達時間Kt2が経過した後の時刻tr3とのうち、遅い方の時刻に達した時点で把持動作を開始する。 In addition, if the arrival time Kt2 to (Px + Lc, Py) is longer than the acceleration time Kt, the gripping operation control unit 7 starts the gripping operation at the later of the time tr1 when the position command generated by the operation command generation unit 4 reaches the target position P, and the time tr3 after the arrival time Kt2 has elapsed since the start of generation of the synchronization command.
このように、実施の形態5のトラッキング制御装置50Cは、同期開始タイミング決定部1が干渉影響判定部9からの出力を考慮して同期指令開始のタイミングを決定している。すなわち、トラッキング制御装置50Cの同期開始タイミング決定部1は、ロボット手先の位置が干渉考慮不要領域A1に到達し、且つ搬送対象物31が同期開始位置に到達すると、同期開始指令を同期指令生成部2に出力する。これにより、トラッキング制御装置50Cは、干渉の発生の防止と、ロボット6と搬送対象物31との位置および速度の同期と、ロボット6の動作時間の短縮とを実現することが可能となる。 In this way, in the tracking control device 50C of embodiment 5, the synchronization start timing determiner 1 determines the timing of starting a synchronization command by taking into account the output from the interference effect determiner 9. That is, the synchronization start timing determiner 1 of the tracking control device 50C outputs a synchronization start command to the synchronization command generator 2 when the position of the robot hand reaches the interference consideration-free area A1 and the transported object 31 reaches the synchronization start position. This enables the tracking control device 50C to prevent interference, synchronize the positions and speeds of the robot 6 and the transported object 31, and shorten the operating time of the robot 6.
実施の形態6.
つぎに、図10を用いて実施の形態6について説明する。実施の形態6のトラッキング制御装置50Aは、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータと、遅れ量Ldとの対応関係を学習しておき、ロボット6を制御する際には、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータに基づいて遅れ量Ldを推論する。
Embodiment 6.
Next, a sixth embodiment will be described with reference to Fig. 10. A tracking control device 50A of the sixth embodiment learns the correspondence between the target position P, the transport speed, and the control system parameters and the delay amount Ld, and when controlling the robot 6, infers the delay amount Ld based on the target position P, the transport speed, and the control system parameters.
実施の形態6のトラッキング制御装置50Aは、同期開始タイミング決定部1Aが、学習部を有している。実施の形態6のトラッキング制御装置50Aと、実施の形態3のトラッキング制御装置50Aとは、同期開始タイミング決定部1Aで実行される処理が異なる。実施の形態6の同期開始タイミング決定部1Aは、実施の形態3の同期開始タイミング決定部1Aと比較して、入力された目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータから導出する遅れ量Ldの導出方法が異なる。以下では、主に遅れ量Ldの導出方法について説明する。 In the tracking control device 50A of embodiment 6, the synchronization start timing determination unit 1A has a learning unit. The tracking control device 50A of embodiment 6 differs from the tracking control device 50A of embodiment 3 in the processing executed by the synchronization start timing determination unit 1A. Compared to the synchronization start timing determination unit 1A of embodiment 3, the synchronization start timing determination unit 1A of embodiment 6 differs in the method of deriving the delay amount Ld from the input target position P, conveying speed, and control system parameters. The following mainly describes the method of deriving the delay amount Ld.
図10は、実施の形態6にかかるトラッキング制御装置が備える学習部の構成を示す図である。トラッキング制御装置50Aが備える学習部(学習装置)21は、例えば、同期開始タイミング決定部1A内に配置される。なお、学習部(学習装置)21は、学習および推論の両方を実施する。 Figure 10 is a diagram showing the configuration of a learning unit provided in a tracking control device according to embodiment 6. The learning unit (learning device) 21 provided in the tracking control device 50A is arranged, for example, within the synchronization start timing determination unit 1A. The learning unit (learning device) 21 performs both learning and inference.
第1の学習部である学習部21は、神経回路網(ニューラルネットワーク)を備えており、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータの組み合わせと、遅れ量Ldとの対応関係(第1の対応関係)を予め学習しておく。学習部21は、学習の際には、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータを神経回路網の入力とし、入力時の目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータに対応する遅れ量Ldを神経回路網の出力(教師信号)として、神経回路網の学習を実行する。 The first learning unit, learning unit 21, is equipped with a neural network and pre-learns the correspondence (first correspondence) between the combination of target position P, conveying speed, and control system parameters and the delay amount Ld. During learning, learning unit 21 uses the target position P, conveying speed, and control system parameters as inputs to the neural network, and the delay amount Ld corresponding to the target position P, conveying speed, and control system parameters at the time of input as the output (teacher signal) of the neural network to perform learning of the neural network.
学習した神経回路網は、同期開始位置算出部10A内に格納される。トラッキング制御装置50Aが、実際にロボット6を動作させる際には、学習部21は、神経回路網に入力された、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータに対応する遅れ量Ldを神経回路網から出力する。同期開始位置算出部10Aは、神経回路網から出力された遅れ量Ldを用いて、同期指令の生成を開始する搬送対象物のコンベア32上の同期開始位置PSをPS=(Px-L-Ld,Py)により算出し、同期開始位置PSを同期開始位置到達判定部11に同期開始位置として送信する。このように、実施の形態6では、学習部21が、トラッキング制御を行う際のパラメータの1つである遅れ量Ldを、神経回路網を用いて導出している。 The trained neural network is stored in the synchronization start position calculation unit 10A. When the tracking control device 50A actually operates the robot 6, the learning unit 21 outputs from the neural network the delay amount Ld corresponding to the target position P, conveying speed, and control system parameters input to the neural network. The synchronization start position calculation unit 10A uses the delay amount Ld output from the neural network to calculate the synchronization start position PS on the conveyor 32 of the transported object at which generation of a synchronization command begins, using PS = (Px - L - Ld, Py), and transmits the synchronization start position PS to the synchronization start position arrival determination unit 11 as the synchronization start position. In this way, in embodiment 6, the learning unit 21 uses the neural network to derive the delay amount Ld, which is one of the parameters used when performing tracking control.
なお、学習部21は、何れの位置に配置されてもよい。学習部21は、トラッキング制御装置50Aの内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。学習部21は、例えば、サーバに配置されてもよい。 The learning unit 21 may be located in any position. The learning unit 21 may be located inside or outside the tracking control device 50A. The learning unit 21 may be located, for example, in a server.
ここで、学習部21の詳細について説明する。学習部21は、目標位置P、搬送速度、および制御系パラメータの組み合わせ(以下、組み合わせ情報という場合がある)と、この組み合わせ情報(第1の組み合わせ情報)に対応する遅れ量Ldとを取得する。学習部21が取得する遅れ量Ldは、実施の形態3の同期開始位置算出部10Aが算出した遅れ量Ldであってもよいし、他の装置が算出した遅れ量Ldであってもよい。 Here, the learning unit 21 will be described in detail. The learning unit 21 acquires a combination of the target position P, the conveying speed, and the control system parameters (hereinafter sometimes referred to as combination information) and the delay amount Ld corresponding to this combination information (first combination information). The delay amount Ld acquired by the learning unit 21 may be the delay amount Ld calculated by the synchronization start position calculation unit 10A of embodiment 3, or may be the delay amount Ld calculated by another device.
学習部21は、組み合わせ情報および遅れ量Ldの組み合わせに基づいて作成される学習用データに基づいて、組み合わせ情報に対応する遅れ量Ldを学習する。換言すると、学習部21は、学習用データに基づいて、組み合わせ情報の場合の遅れ量Ldを学習する。すなわち、学習部21は、組み合わせ情報から遅れ量Ldを推論する学習済モデル(神経回路網など)を生成する。ここで、学習用データは、組み合わせ情報および遅れ量Ldが互いに関連付けられたデータである。学習部21は、生成した学習済モデルを記憶しておく。 The learning unit 21 learns the delay amount Ld corresponding to the combination information based on learning data created based on the combination of the combination information and the delay amount Ld. In other words, the learning unit 21 learns the delay amount Ld for the combination information based on the learning data. That is, the learning unit 21 generates a trained model (such as a neural network) that infers the delay amount Ld from the combination information. Here, the training data is data in which the combination information and the delay amount Ld are associated with each other. The learning unit 21 stores the trained model it has generated.
学習部21は、例えば、神経回路網モデルに従って、いわゆる教師あり学習により、組み合わせ情報に対応する遅れ量Ldを学習する。ここで、教師あり学習とは、入力と結果(ラベル)とのデータの組(学習用データ)を学習部21に与えることで、これらの学習用データに含まれる特徴を学習し、入力から結果を推論する手法をいう。The learning unit 21 learns the delay amount Ld corresponding to the combination information, for example, using so-called supervised learning in accordance with a neural network model. Here, supervised learning refers to a method in which data sets (learning data) of inputs and results (labels) are provided to the learning unit 21, which then learns the features contained in the learning data and infers the results from the inputs.
神経回路網は、複数のニューロンからなる入力層、複数のニューロンからなる中間層(隠れ層)、および複数のニューロンからなる出力層で構成される。中間層は、1層であってもよいし2層以上であってもよい。 A neural network consists of an input layer consisting of multiple neurons, an intermediate layer (hidden layer) consisting of multiple neurons, and an output layer consisting of multiple neurons. The intermediate layer may be one layer or two or more layers.
例えば、3層の神経回路網であれば、複数の入力データが入力層に入力されると、その値に重みが掛けられて中間層に入力される。そして、その結果にさらに重みが掛けられて出力層から出力される。この出力結果は、重みの値によって変わる。 For example, in a three-layer neural network, when multiple input data are input to the input layer, the values are multiplied by weights and input to the middle layer. The results are then multiplied by further weights and output from the output layer. This output result changes depending on the value of the weights.
図10の学習部21が用いる神経回路網は、組み合わせ情報と、遅れ量Ldとの組み合わせに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、組み合わせ情報に対応する遅れ量Ldを学習する。換言すると、学習部21が用いる神経回路網は、取得される第1の入力と第2の入力(正解)との組み合わせに基づいて作成される組み合わせ情報および遅れ量Ldに従って、いわゆる教師あり学習により、組み合わせ情報に対応する遅れ量Ldを学習する。 The neural network used by the learning unit 21 in Figure 10 learns the delay amount Ld corresponding to the combination information through so-called supervised learning, in accordance with learning data created based on a combination of the combination information and the delay amount Ld. In other words, the neural network used by the learning unit 21 learns the delay amount Ld corresponding to the combination information through so-called supervised learning, in accordance with the combination information and delay amount Ld created based on the combination of the acquired first input and second input (correct answer).
すなわち、神経回路網は、第1の入力である組み合わせ情報を入力して出力層から出力された結果が、第2の入力(正解)に近づくように重みを調整することで学習する。具体的には、神経回路網は、入力層に、組み合わせ情報を入力して出力層から出力された結果が、遅れ量Ldに近づくように重みを調整することで学習する。 In other words, the neural network learns by inputting combination information, which is the first input, and adjusting the weights so that the result output from the output layer approaches the second input (correct answer). Specifically, the neural network learns by inputting combination information into the input layer and adjusting the weights so that the result output from the output layer approaches the delay amount Ld.
神経回路網は、組み合わせ情報と遅れ量Ldとの対応関係を学習することで、組み合わせ情報が入力された場合に適切な遅れ量Ldを出力することができる学習済モデルを生成する。このように、学習部21は、組み合わせ情報を入力とした場合に正解である遅れ量Ldを出力することができる学習済モデルを学習する。学習部21は、以上のような学習を実行することで、神経回路網で示される学習済モデルを生成し、神経回路網を記憶しておく。 The neural network learns the correspondence between combination information and delay amount Ld, thereby generating a trained model that can output an appropriate delay amount Ld when combination information is input. In this way, the learning unit 21 learns a trained model that can output a correct delay amount Ld when combination information is input. By performing the above-described learning, the learning unit 21 generates a trained model represented by a neural network and stores the neural network.
学習部21は、遅れ量Ldを推論する際には、組み合わせ情報を取得する。学習部21は、実際のロボット6の制御が行われる際には、学習済の神経回路網である学習済モデルを用いて、組み合わせ情報に対応する遅れ量Ldを推論する。すなわち、学習部21は、学習済モデルに組み合わせ情報を入力することで、組み合わせ情報から推論される適切な遅れ量Ldを出力することができる。 The learning unit 21 acquires combination information when inferring the delay amount Ld. When the actual robot 6 is controlled, the learning unit 21 infers the delay amount Ld corresponding to the combination information using a trained model, which is a trained neural network. In other words, by inputting the combination information into the trained model, the learning unit 21 can output an appropriate delay amount Ld inferred from the combination information.
このように、組み合わせ情報と、遅れ量Ldとの組み合わせが学習時に用いられるデータであり、組み合わせ情報が推論時に用いられるデータである。実施の形態6のトラッキング制御装置50Aは、組み合わせ情報と、遅れ量Ldとの組み合わせに基づいて学習済モデルを学習し、その後、組み合わせ情報を学習済モデルに適用することで遅れ量Ldを推論する。これにより、実施の形態6のトラッキング制御装置50Aは、学習済モデルを学習した後は、学習済モデルを用いて遅れ量Ldを推論することが可能となる。 In this way, the combination of the combination information and the delay amount Ld is the data used during learning, and the combination information is the data used during inference. The tracking control device 50A of embodiment 6 learns a learned model based on the combination of the combination information and the delay amount Ld, and then infers the delay amount Ld by applying the combination information to the learned model. As a result, after learning the learned model, the tracking control device 50A of embodiment 6 is able to infer the delay amount Ld using the learned model.
なお、実施の形態6では、学習部21が、学習済モデルを生成し、学習済モデルを用いて適切な遅れ量Ldを出力する場合について説明したが、学習部21は、他の学習部から学習済モデルを取得してもよい。この場合、学習部21は、他の学習部等から取得した学習済モデルに基づいて適切な遅れ量Ldを出力する。 In the sixth embodiment, the case where the learning unit 21 generates a trained model and outputs an appropriate delay amount Ld using the trained model has been described, but the learning unit 21 may also acquire a trained model from another learning unit. In this case, the learning unit 21 outputs an appropriate delay amount Ld based on the trained model acquired from the other learning unit, etc.
また、トラッキング制御装置50Aは、組み合わせ情報を、目標位置Pおよび搬送速度とし、組み合わせ情報に制御系パラメータを含めなくてもよい。すなわち、トラッキング制御装置50Aは、目標位置Pおよび搬送速度の組み合わせと、遅れ量Ldとの対応関係を学習しておき、ロボット6を制御する際には、目標位置Pおよび搬送速度に基づいて遅れ量Ldを推論してもよい。 Furthermore, the tracking control device 50A may use the target position P and the conveying speed as the combination information, and may not include control system parameters in the combination information. In other words, the tracking control device 50A may learn the correspondence between the combination of the target position P and the conveying speed and the delay amount Ld, and when controlling the robot 6, may infer the delay amount Ld based on the target position P and the conveying speed.
このように実施の形態6によれば、学習部21が、組み合わせ情報と、遅れ量Ldとの対応関係を学習しておき、ロボット6を制御する際には組み合わせ情報に基づいて遅れ量Ldを推論するので、同期開始位置算出部10Aは、適切な同期開始位置を正確に算出できる。これにより、トラッキング制御装置50Aは、制御系の遅れの影響を高精度に補正できる。 According to the sixth embodiment, the learning unit 21 learns the correspondence between the combination information and the delay amount Ld, and when controlling the robot 6, infers the delay amount Ld based on the combination information. This allows the synchronization start position calculation unit 10A to accurately calculate an appropriate synchronization start position. This allows the tracking control device 50A to accurately correct the effects of delays in the control system.
実施の形態7.
つぎに、図11を用いて実施の形態7について説明する。実施の形態7のトラッキング制御装置50Aは、ロボット6の動作開始位置、搬送速度、および搬送対象物のコンベア32上の位置である対象物位置と、目標位置Pとの対応関係を学習しておき、ロボット6を制御する際には、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置に基づいて目標位置Pを推論する。
Embodiment 7.
Next, a seventh embodiment will be described with reference to Fig. 11. A tracking control device 50A of the seventh embodiment learns the correspondence between the operation start position of the robot 6, the transport speed, and the object position, which is the position of the object to be transported on the conveyor 32, and the target position P, and when controlling the robot 6, infers the target position P based on the operation start position, the transport speed, and the object position.
実施の形態7のトラッキング制御装置50Aは、目標位置決定部3が、学習部を有している。実施の形態7のトラッキング制御装置50Aと、実施の形態3のトラッキング制御装置50Aとは、目標位置決定部3で実行される処理が異なる。 In the tracking control device 50A of embodiment 7, the target position determination unit 3 has a learning unit. The tracking control device 50A of embodiment 7 and the tracking control device 50A of embodiment 3 differ in the processing executed by the target position determination unit 3.
図11は、実施の形態7にかかるトラッキング制御装置が備える学習部の構成を示す図である。トラッキング制御装置50Aが備える学習部(学習装置)22は、例えば、目標位置決定部3内に配置される。 Figure 11 is a diagram showing the configuration of a learning unit provided in a tracking control device according to embodiment 7. The learning unit (learning device) 22 provided in the tracking control device 50A is arranged, for example, within the target position determination unit 3.
第2の学習部である学習部22は、神経回路網(ニューラルネットワーク)を備えており、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置の組み合わせと、目標位置Pとの対応関係(第2の対応関係)を予め学習しておく。すなわち、実施の形態7では、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置の組み合わせが組み合わせ情報(第2の組み合わせ情報)である。 The second learning unit, learning unit 22, is equipped with a neural network and pre-learns the correspondence (second correspondence) between the combination of the operation start position, transport speed, and object position and the target position P. That is, in embodiment 7, the combination of the operation start position, transport speed, and object position is combination information (second combination information).
組み合わせ情報と目標位置Pとの対応関係が学習される際には、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置の組み合わせのそれぞれに対して最も作業時間が短くなる目標位置Pが、シミュレータを用いて繰り返し計算される。 When the correspondence between the combination information and the target position P is learned, the target position P that minimizes the work time for each combination of operation start position, conveying speed, and object position is repeatedly calculated using a simulator.
学習部22は、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置を神経回路網の入力とし、入力した動作開始位置、搬送速度、および対象物位置に対応する最も作業時間が短くなる目標位置Pを神経回路網の出力(教師信号)として、神経回路網の学習を実行する。 The learning unit 22 performs learning of the neural network by using the operation start position, transport speed, and object position as inputs to the neural network, and the target position P that minimizes the work time corresponding to the input operation start position, transport speed, and object position as the output (teacher signal) of the neural network.
学習した神経回路網は、目標位置決定部3内に格納される。トラッキング制御装置50Aが、実際にロボット6を動作させる際には、学習部22は、神経回路網に入力された、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置に対応する目標位置Pを神経回路網から出力する。目標位置決定部3は、神経回路網から出力された目標位置Pを同期開始タイミング決定部1および動作指令生成部4に送る。このように、実施の形態7では、学習部22が、トラッキング制御を行う際のパラメータとみなせる目標位置Pを、神経回路網を用いて導出している。 The learned neural network is stored in the target position determination unit 3. When the tracking control device 50A actually operates the robot 6, the learning unit 22 outputs the target position P from the neural network, which corresponds to the operation start position, transport speed, and object position input to the neural network. The target position determination unit 3 sends the target position P output from the neural network to the synchronization start timing determination unit 1 and the operation command generation unit 4. In this way, in embodiment 7, the learning unit 22 uses the neural network to derive the target position P, which can be considered a parameter when performing tracking control.
このように、学習部22は、学習部21とは、学習の際に入力する情報および出力する情報が異なるが、学習部22による学習処理は学習部21と同様である。また、学習部22は、学習部21とは、推論の際に入力する情報および出力する情報が異なるが、学習部22による推論処理は学習部21と同様である。 In this way, the information that learning unit 22 inputs and outputs during learning is different from that of learning unit 21, but the learning process by learning unit 22 is the same as that of learning unit 21. Also, the information that learning unit 22 inputs and outputs during inference is different from that of learning unit 21, but the inference process by learning unit 22 is the same as that of learning unit 21.
なお、学習部22は、何れの位置に配置されてもよい。学習部22は、トラッキング制御装置50Aの内部に配置されてもよいし、外部に配置されてもよい。学習部22は、例えば、サーバに配置されてもよい。 The learning unit 22 may be located in any position. The learning unit 22 may be located inside or outside the tracking control device 50A. The learning unit 22 may be located, for example, in a server.
このように実施の形態7では、学習部22が、動作開始位置、搬送速度、および対象物位置と、目標位置Pとの対応関係を学習しておき、ロボット6を制御する際には動作開始位置、搬送速度、および対象物位置に基づいて目標位置Pを推論している。これにより、目標位置決定部3は、適切な目標位置Pを正確に算出できるので、トラッキング制御装置50Aは、ロボット6による把持誤差をさらに低減し、ロボット6の動作時間をさらに短縮することが可能となる。 In this way, in embodiment 7, the learning unit 22 learns the correspondence between the operation start position, transport speed, and object position and the target position P, and when controlling the robot 6, infers the target position P based on the operation start position, transport speed, and object position. This allows the target position determination unit 3 to accurately calculate an appropriate target position P, enabling the tracking control device 50A to further reduce the grasping error of the robot 6 and further shorten the operating time of the robot 6.
ここで、トラッキング制御装置50A~50Cのハードウェア構成について説明する。トラッキング制御装置50A~50Cは、処理回路により実現される。この処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。 Here, we will explain the hardware configuration of the tracking control devices 50A to 50C. The tracking control devices 50A to 50C are realized by a processing circuit. This processing circuit may be a processor and memory that executes a program stored in memory, or it may be dedicated hardware. The processing circuit is also called a control circuit.
図12は、実施の形態1~7にかかるトラッキング制御装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図である。なお、トラッキング制御装置50A~50Cは、同様のハードウェア構成を有しているので、ここでは、トラッキング制御装置50Aのハードウェア構成について説明する。 Figure 12 is a diagram showing an example of the configuration of a processing circuit when the processing circuit provided in the tracking control device according to embodiments 1 to 7 is realized by a processor and memory. Note that since the tracking control devices 50A to 50C have similar hardware configurations, the hardware configuration of the tracking control device 50A will be described here.
図12に示す処理回路90は制御回路であり、プロセッサ91およびメモリ92を備える。処理回路90がプロセッサ91およびメモリ92で構成される場合、処理回路90の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ92に格納される。処理回路90では、メモリ92に記憶されたプログラムをプロセッサ91が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路90は、トラッキング制御装置50Aの処理が結果的に実行されることになる制御プログラムを格納するためのメモリ92を備える。この制御プログラムは、処理回路90により実現される各機能をトラッキング制御装置50Aに実行させるためのプログラムであるともいえる。この制御プログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。 The processing circuit 90 shown in FIG. 12 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92. When the processing circuit 90 is configured with a processor 91 and a memory 92, each function of the processing circuit 90 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware. The software or firmware is written as a program and stored in the memory 92. In the processing circuit 90, each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92. In other words, the processing circuit 90 includes a memory 92 for storing a control program that results in the processing of the tracking control device 50A. This control program can also be said to be a program that causes the tracking control device 50A to execute each function realized by the processing circuit 90. This control program may be provided by a storage medium on which the program is stored, or by other means such as a communication medium.
ここで、プロセッサ91は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはDSP(Digital Signal Processor)などである。また、メモリ92は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM)、EEPROM(登録商標)(Electrically EPROM)などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはDVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。 Here, the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), processing device, arithmetic unit, microprocessor, microcomputer, or DSP (Digital Signal Processor). Furthermore, the memory 92 is, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), or EEPROM (Electrically EPROM), a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a minidisk, or a DVD (Digital Versatile Disc).
図13は、実施の形態1~7にかかるトラッキング制御装置が備える処理回路を専用のハードウェアで実現する場合の処理回路の例を示す図である。図13に示す処理回路93は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。 Figure 13 is a diagram showing an example of a processing circuit when the processing circuit provided in the tracking control device according to embodiments 1 to 7 is realized by dedicated hardware. The processing circuit 93 shown in Figure 13 corresponds to, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination of these.
処理回路90,93については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路90,93は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。 The processing circuits 90 and 93 may be implemented partly with dedicated hardware and partly with software or firmware. In this way, the processing circuits 90 and 93 can realize the above-mentioned functions using dedicated hardware, software, firmware, or a combination of these.
なお、同期開始タイミング決定部1、同期指令生成部2、目標位置決定部3、動作指令生成部4、各軸制御部5、把持動作制御部7、および合成部15は、別々の処理回路により実現されてもよい。 In addition, the synchronization start timing determination unit 1, synchronization command generation unit 2, target position determination unit 3, operation command generation unit 4, each axis control unit 5, gripping operation control unit 7, and synthesis unit 15 may be realized by separate processing circuits.
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configurations shown in the above embodiments are merely examples, and may be combined with other known technologies, or different embodiments may be combined with each other. Parts of the configuration may also be omitted or modified without departing from the spirit of the invention.
1,1A 同期開始タイミング決定部、2 同期指令生成部、3 目標位置決定部、4 動作指令生成部、5 各軸制御部、6 ロボット、7 把持動作制御部、8 同期考慮加減速決定部、9 干渉影響判定部、10,10A 同期開始位置算出部、11 同期開始位置到達判定部、15 合成部、21,22 学習部、31 搬送対象物、32 コンベア、50A~50C トラッキング制御装置、90,93 処理回路、91 プロセッサ、92 メモリ、A1 干渉考慮不要領域、P 目標位置、P0 特定地点、P1~Pk,Pm,Pn,PA,TP0,TP1 地点、PS 同期開始位置。1, 1A Synchronization start timing determination unit, 2 Synchronization command generation unit, 3 Target position determination unit, 4 Operation command generation unit, 5 Each axis control unit, 6 Robot, 7 Grasping operation control unit, 8 Synchronization consideration acceleration/deceleration determination unit, 9 Interference influence determination unit, 10, 10A Synchronization start position calculation unit, 11 Synchronization start position arrival determination unit, 15 Synthesis unit, 21, 22 Learning unit, 31 Transported object, 32 Conveyor, 50A-50C Tracking control device, 90, 93 Processing circuit, 91 Processor, 92 Memory, A1 Interference consideration unnecessary area, P Target position, P0 Specific point, P1-Pk, Pm, Pn, PA, TP0, TP1 Points, PS Synchronization start position.
Claims (11)
前記メカニカルシステムの目標位置までの指令であるメカニカルシステム動作指令を生成する動作指令生成部と、
前記同期指令と前記メカニカルシステム動作指令とを合成して合成指令を生成し、生成した前記合成指令を出力する合成部と、
を備え、
前記同期指令生成部は、前記メカニカルシステムが前記目標位置に到達する前に前記同期を開始させる前記同期指令を生成する、
ことを特徴とするトラッキング制御装置。 a synchronization command generation unit that generates a synchronization command for synchronizing the operation of a mechanical system that performs work on a transport object with the operation of a transport device that transports the transport object, based on a synchronization start timing that is a timing for starting the synchronization determined based on a transport speed of the transport object;
an operation command generating unit that generates a mechanical system operation command that is a command to move the mechanical system to a target position;
a synthesizing unit that synthesizes the synchronization command and the mechanical system operation command to generate a synthesized command and outputs the generated synthesized command;
Equipped with
the synchronization command generation unit generates the synchronization command to start the synchronization before the mechanical system reaches the target position.
A tracking control device characterized by:
ことを特徴とする請求項1に記載のトラッキング制御装置。 a synchronization start timing determination unit that determines the synchronization start timing based on the target position, the position of the object to be conveyed, and the conveying speed;
2. The tracking control device according to claim 1,
前記同期指令生成部は、前記同期開始指令を受け付けると前記同期指令を生成する、
ことを特徴とする請求項2に記載のトラッキング制御装置。 the synchronization start timing determination unit determines a time point when the transport object reaches a synchronization start position, which is a position a predetermined specific distance ahead of the target position, as the synchronization start timing, which is a timing to start the synchronization, and outputs a synchronization start command indicating the synchronization start timing to the synchronization command generation unit;
the synchronization command generation unit generates the synchronization command upon receiving the synchronization start command.
3. The tracking control device according to claim 2.
ことを特徴とする請求項3に記載のトラッキング制御装置。 the synchronization start timing determination unit determines the specific distance to be a distance calculated based on the product of a time taken for the mechanical system to accelerate and a speed at which the mechanical system accelerates when synchronizing, and determines the synchronization start position based on the specific distance.
4. The tracking control device according to claim 3.
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1つに記載のトラッキング制御装置。 the synchronization command generation unit generates a speed command to the mechanical system, which is specified by the synchronization command, using a square wave speed command and a moving average filter;
5. A tracking control device according to claim 1, wherein the tracking control device comprises: a first input/output terminal;
ことを特徴とする請求項4に記載のトラッキング制御装置。 the synchronization start timing determination unit determines the synchronization start position based on a control system parameter used in a control system of the mechanical system.
5. The tracking control device according to claim 4.
前記加減速決定部は、前記メカニカルシステム動作指令に合成される前記同期指令に基づいて、前記メカニカルシステムの各軸に対する制約を満たす範囲内で前記加減速パラメータを決定し、
前記動作指令生成部は、前記加減速パラメータに基づいて、前記メカニカルシステム動作指令を生成する、
ことを特徴とする請求項1から4,6の何れか1つに記載のトラッキング制御装置。 an acceleration/deceleration determination unit that determines acceleration and deceleration parameters that are parameters for acceleration and deceleration when the mechanical system is synchronized in accordance with the synchronization command;
the acceleration/deceleration determination unit determines the acceleration/deceleration parameters within a range that satisfies constraints on each axis of the mechanical system, based on the synchronization command that is combined with the mechanical system operation command;
the operation command generation unit generates the mechanical system operation command based on the acceleration/deceleration parameter.
7. A tracking control device according to claim 1, wherein the tracking control device is a tracking control device for controlling a tracking operation of a moving object.
ことを特徴とする請求項3に記載のトラッキング制御装置。 the synchronization start timing determination unit sets the synchronization start timing to a timing when the mechanical system reaches an interference consideration unnecessary area, which is an area where there is no possibility that the mechanical system will interfere with an object, and when the transported object reaches the synchronization start position.
4. The tracking control device according to claim 3.
前記第1の学習部は、前記第1の組み合わせ情報を受け付けると、前記第1の対応関係を用いて、前記第1の組み合わせ情報に対応する前記遅れ量を推論し、
前記同期開始タイミング決定部は、推論された前記遅れ量に基づいて、前記同期開始位置を決定する、
ことを特徴とする請求項6に記載のトラッキング制御装置。 a first learning unit configured to learn a first correspondence relationship between first combination information, which is a combination of the control system parameters, the target position, and the transport speed, and an amount of delay in the operation of the mechanical system;
the first learning unit, upon receiving the first combination information, infers the delay amount corresponding to the first combination information by using the first correspondence relationship;
the synchronization start timing determination unit determines the synchronization start position based on the estimated delay amount.
7. A tracking control device according to claim 6.
前記第2の学習部は、前記第2の組み合わせ情報を受け付けると、前記第2の対応関係を用いて、前記第2の組み合わせ情報に対応する前記目標位置を推論する、
ことを特徴とする請求項1から4,6,8,9の何れか1つに記載のトラッキング制御装置。 a second learning unit configured to learn a second correspondence relationship between second combination information, which is a combination of an operation start position of the mechanical system, the transport speed, and an object position, which is a position of the transport object on the transport device, and the target position;
the second learning unit, upon receiving the second combination information, infers the target position corresponding to the second combination information by using the second correspondence relationship;
10. A tracking control device according to claim 1, wherein the tracking control device is a tracking control device for controlling a moving object.
前記トラッキング制御装置が、前記メカニカルシステムの目標位置までの指令であるメカニカルシステム動作指令を生成する動作指令生成ステップと、
前記トラッキング制御装置が、前記同期指令と前記メカニカルシステム動作指令とを合成して合成指令を生成し、生成した前記合成指令を出力する合成ステップと、
を含み、
前記同期指令生成ステップでは、前記トラッキング制御装置が、前記メカニカルシステムが前記目標位置に到達する前に前記同期を開始させる前記同期指令を生成する、
ことを特徴とするトラッキング制御方法。 a synchronization command generating step in which the tracking control device generates a synchronization command for synchronizing the operation of a mechanical system that performs work on the transported object with the operation of a transport device that transports the transported object, based on a synchronization start timing that is a timing for starting the synchronization determined based on a transport speed of the transported object;
an operation command generating step in which the tracking control device generates a mechanical system operation command which is a command to move the mechanical system to a target position;
a combining step in which the tracking control device combines the synchronization command and the mechanical system operation command to generate a combined command and outputs the generated combined command;
Including,
In the synchronization command generating step, the tracking control device generates the synchronization command for starting the synchronization before the mechanical system reaches the target position.
A tracking control method comprising:
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