JPH0543122B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0543122B2 JPH0543122B2 JP60174269A JP17426985A JPH0543122B2 JP H0543122 B2 JPH0543122 B2 JP H0543122B2 JP 60174269 A JP60174269 A JP 60174269A JP 17426985 A JP17426985 A JP 17426985A JP H0543122 B2 JPH0543122 B2 JP H0543122B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- deburring
- force
- tool
- coordinate system
- robot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 2
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、力フイードバツクおよび位置フイー
ドバツクを必要とするバリ取りロボツト用フイー
ドバツク制御方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a feedback control method for a deburring robot that requires force feedback and position feedback.
これまでロボツト用の力フイードバツク制御方
式としては、ハンス コリーン(Hans Colleen)
によるギビング ロボツツ ザ パワー ツー
コープ(Giving Robots the Power to Cope)
(spring1980/ROBOTICS TODAY(IFS社発
行))なる文献に記載されているものが知られて
いる。これによると力センサとしては単純なオン
オフセンサか、あるいは3〜4段階のレベル検出
センサまたはこれらセンサを組合せたものが使用
されるようになつている。この力センサより得ら
れる力フイードバツク信号は一軸方向か、あるい
は多くても直交する3軸方向についての逃げ動作
や、押付け動作の制御方式に適用されていたのが
せいぜいのところである。
Until now, the force feedback control method for robots was developed by Hans Colleen.
Giving Robots The Power Two
Giving Robots the Power to Cope
(spring1980/ROBOTICS TODAY (published by IFS)) is known. According to this, a simple on/off sensor, a three to four level level detection sensor, or a combination of these sensors is used as a force sensor. At best, the force feedback signal obtained from this force sensor has been applied to control systems for escape motions and push motions in one axis direction, or at most three orthogonal axes directions.
しかしながら、実際のバリ取りではある一方向
には反力を一定にしつつ他の方向には軌道上を移
動させたり、場合によつては倣うような制御が必
要となつている。場合によつては並進運動に限る
ことなく回転運動も考慮する必要があるものとな
つている。 However, in actual deburring, it is necessary to control the reaction force in one direction while keeping it constant while moving it on a trajectory in the other direction, or in some cases following the same reaction force. In some cases, it is necessary to consider not only translational motion but also rotational motion.
本発明の目的は、力および位置をフイードバツ
クすることによつてバリ取りを状態良好にして行
ない得るバリ取りロボツト用フイードバツク制御
方法を供するにある。
An object of the present invention is to provide a feedback control method for a deburring robot that can perform deburring in good condition by feedback of force and position.
この目的のため本発明は、アーム先端に力・ト
ルクセンサ、ハンドを介しバリ取り用ツールが取
付されている場合に、アーム先端に力・トルクセ
ンサを介しバリ取りツールが把持され、該ツール
が対象物上を接触倣い移動することによつて、該
対象物に生じているバリを削り取るバリ取りロボ
ツト用のフイードバツク制御方式であつて、後に
各アーム間関節角度に変換されるバリ取りツール
の速度指令は初期値を零として、バリ取りに必要
とされる倣いバネ機構の運動を表す方程式より、
所定に算出されるようにしたものである。
For this purpose, the present invention provides a method in which, when a deburring tool is attached to the tip of an arm via a force/torque sensor and a hand, the deburring tool is gripped to the tip of the arm via a force/torque sensor, and the tool is This is a feedback control method for a deburring robot that scrapes off burrs on an object by contact tracing and moving over the object, and the speed of the deburring tool is later converted into the joint angle between each arm. The command is set to an initial value of zero, and from the equation expressing the movement of the copying spring mechanism required for deburring,
This is calculated in a predetermined manner.
以下、本発明を第1図から第8図により説明す
る。
The present invention will be explained below with reference to FIGS. 1 to 8.
先ず本発明に係るバリ取りロボツトの機構の概
要について説明する。第2図はその機構の概要を
バリ取りされる対象物とともに示したものであ
る。図示の如くロボツトのアーム1先端には力・
トルクセンサ4を介してハンド2が取付されてい
るが、ハンド2にはまたバリ取り用ツール(一般
に回転砥石等を使用)3が取付されるものとなつ
ている。ツール3を介して対象物5からの反力を
検出しつつツール3が対象物5に接触した状態で
バリ取りを実行するものである。 First, an overview of the mechanism of the deburring robot according to the present invention will be explained. FIG. 2 shows an outline of the mechanism together with the object to be deburred. As shown in the figure, the tip of arm 1 of the robot has a force
A hand 2 is attached via a torque sensor 4, and a deburring tool 3 (generally using a rotating grindstone or the like) 3 is also attached to the hand 2. Deburring is performed with the tool 3 in contact with the object 5 while detecting the reaction force from the object 5 via the tool 3.
第3図は本発明に係る力・位置フイードバツク
制御方法の基本概念を示したものである。ハンド
2は実際には既に述べた如く力・トルクセンサを
介しアームに取付されるが、力・トルクセンサお
よびアームはその剛性がともに高いことから、ハ
ンド2あるいはこれに取付されているバリ取り用
ツールに力あるいはトルクを外部より加えても、
ハンド2は静止したままである。このことはこれ
までの位置制御の場合と同様である。即ち、指定
された軌道上をロボツトのハンドは移動するが、
その際ハンドに外力が作用したとしてもこの作用
自体によつてはハンドは動くことはなく、ただ、
指定された軌道上を移動するだけであるというも
のである。 FIG. 3 shows the basic concept of the force/position feedback control method according to the present invention. The hand 2 is actually attached to the arm via the force/torque sensor as described above, but since both the force/torque sensor and the arm have high rigidity, it is difficult to use the hand 2 or the deburring device attached to it. Even if force or torque is applied to the tool from the outside,
Hand 2 remains stationary. This is the same as in the case of position control so far. In other words, the robot's hand moves on a specified trajectory, but
At that time, even if an external force acts on the hand, the hand will not move due to this action itself, but
It simply moves on a designated orbit.
しかしながら、バリ取りの実行には位置制御だ
けでは不十分である。というのは、指定された軌
道上を単に移動するだけでは不規則に突出してい
るバリに対処し得ないからである。よつて、位置
制御によつて予め指定された軌道(この軌道は予
め予測されるバリの存在位置より決定される)上
を移動すると同時に、不測の突起状バリに対して
はバリ取り用ツールが適度の押付け力を対象物に
加えつつバリ取りを試みるよう、必要ならばバリ
取り用ツールの位置を突起状バリに倣わせながら
退避させる、あるいは大きな突起状バリを削り取
るために送り速度を小さくする、といつた具合
に、高度な制御が必要となる。即ち、力のフイー
ドバツク制御と位置のそれとが並行して行なわれ
る必要があるものである。このうち位置制御につ
いてはこれまでも行なわれており、しかもそれで
十分であることからこれ以上の説明は要しない。
しかしながら、力のフイードバツク制御について
は何等かの対策が必要となる。既述のようにバリ
取りでは突起状バリなど、不測のバリ形状が出現
した場合にはその形状にバリ取り用ツールが倣う
動作が必要であるからである。この倣い動作をソ
フトウエア的に実現しようというのが本発明なわ
けである。 However, position control alone is not sufficient to perform deburring. This is because simply moving along a designated trajectory cannot deal with irregularly protruding burrs. Therefore, while moving on a trajectory specified in advance by position control (this trajectory is determined from the predicted location of burrs in advance), the deburring tool simultaneously removes unexpected protruding burrs. Attempt to remove burrs while applying a moderate pressing force to the object; if necessary, move the deburring tool away while following the protruding burrs, or reduce the feed speed to scrape off large protrusive burrs. , etc., a high degree of control is required. That is, force feedback control and position feedback control must be performed in parallel. Of these, position control has already been performed and is sufficient, so no further explanation is required.
However, some kind of countermeasure is required for force feedback control. This is because, as described above, in deburring, when an unexpected burr shape such as a protruding burr appears, the deburring tool needs to follow the shape. The present invention attempts to realize this copying operation using software.
第2図において述べたようにその剛性故にハン
ドあるいはバリ取り用ツールに力やモーメントを
作用させてもそれらは動けず、これからすれば剛
性は位置制御の精度向上には有利に働くことにな
る。しかし、倣い動作には不利に働くというもの
である。倣いには第3図に示したようなバネ機構
が必要であり、そのような機構によつて初めてハ
ンドあるいはバリ取り用ツールに力やモーメント
を作用させることによつて、それらの倣い動作が
可能となるものである。しかしながら、このよう
なバネ機構は第2図に示す機構だけでは実現し得
ないことから、本発明ではバネ機構の機能ををソ
フトウエア的に実現しようというものである。こ
こで第3図に示す機構について簡単に説明すれ
ば、ハンド2はフレーム10に並進バネ6や回転
バネ8を介し吊り下げ支持されたものとなつてい
る。三次元空間内での位置および姿勢が対象とさ
れていることから、独立な並進バネ、回転バネが
それぞれ3個必要であり、また、安定化を図るべ
くそれらバネには対として並進ダンパ7、回転ダ
ンパ9が組み込まれるようになつている。 As described in FIG. 2, because of its rigidity, even if force or moment is applied to the hand or deburring tool, it will not move, and from this point of view, rigidity will work advantageously in improving the accuracy of position control. However, this works against the copying motion. Copying requires a spring mechanism as shown in Figure 3, and such a mechanism makes it possible to perform copying operations by applying force or moment to the hand or deburring tool. This is the result. However, since such a spring mechanism cannot be realized only by the mechanism shown in FIG. 2, the present invention attempts to realize the function of the spring mechanism using software. To briefly explain the mechanism shown in FIG. 3, the hand 2 is suspended from a frame 10 via a translation spring 6 and a rotation spring 8. Since the object is the position and orientation in a three-dimensional space, three independent translational springs and three rotational springs are required, and in order to stabilize these springs, a pair of translational dampers 7, A rotary damper 9 is incorporated.
第4図は位置フイードバツク制御および力フイ
ードバツク制御を行なう制御系の概要を示したも
のである。図示の如く制御部11には基準値(後
述)とロボツトからの力および位置についてのフ
イードバツク信号が入力されるものとなつてい
る。力のフイードバツク信号はロボツトのアーム
1、ハンド2間に取付された力・トルクセンサ4
より、また、位置のフイードバツク信号はロボツ
トの関節各々に取付されている位置センサ(例え
ばロータリエンコーダ)より得られるものとなつ
ている。制御部11ではこれらフイードバツク信
号と基準値とにもとづき速度指令値を算出する
が、この指令値によつてロボツトにおけるサーボ
モータ各々が駆動制御されるところとなるもので
ある。 FIG. 4 shows an outline of a control system for performing position feedback control and force feedback control. As shown in the figure, a reference value (described later) and a feedback signal regarding force and position from the robot are input to the control section 11. The force feedback signal is provided by a force/torque sensor 4 installed between the arm 1 and hand 2 of the robot.
Furthermore, position feedback signals are obtained from position sensors (for example, rotary encoders) attached to each joint of the robot. The control section 11 calculates a speed command value based on these feedback signals and reference values, and each servo motor in the robot is driven and controlled by this command value.
この制御部11の詳細については後述するとこ
ろであるが、それに先立つてその説明に必要とさ
れる座標系について説明しておく。 The details of this control section 11 will be described later, but first, a coordinate system required for the explanation will be explained.
第5図は6自由度関節形ロボツトにその例を採
つた場合での座標系を示したものである。これに
よるとロボツトが設置されているベースに固定の
座標系はベースB座標系とされ、座標はその直交
する3軸xB,YB,ZBで以て表されるものとなつ
ている。また、ハンドに固定の座標系はハンドH
座標系と称され、その座標は直交3軸xH,YH,
ZHで以て表されるようになつている。このH座標
系はその原点が主にハンド上でのある点に定めら
れ、ハンドの位置、姿勢が直感的に知れるように
なつている。しかし、ハンドはツール類を把持す
る場合が多くツール上のある点近辺でロボツトと
しての重要な作業を行なうことが多いことから、
ロボツトが実際に作用を行なう際での制御の便を
考慮し補助A座標系がH座標系に対し相対的位置
関係固定として定められるようになつている。A
座標系は場合によつてはH座標系に同一であつて
もよいが、xA,YA,ZAはその直交3軸となつて
いる。更に第3図に示すバネ機構において釣り合
い平衡状態での位置、姿勢が直感的に知れるよう
に基準R座標系が定められ、座標は直交3軸xr,
Yr,Zrで以て表されるものとなつている。第3
図に示すバネ機構においてその平衡点にハンドが
存在しない場合はA座標系がR座標系と異なつて
おり、その平衡点に存在する場合にはA座標系は
R座標系に一致するようになつている。なお、
rはB座標系より見たR座標系の原点の位置ベク
トルを、また、r,r,rはxr,Yr,Zrの軸方
向を表す単位ベクトルである。 FIG. 5 shows a coordinate system in the case of an articulated robot having six degrees of freedom. According to this, the coordinate system fixed to the base on which the robot is installed is the base B coordinate system, and the coordinates are expressed by three orthogonal axes x B , Y B , and Z B. Also, the coordinate system fixed to the hand is hand H
It is called a coordinate system, and the coordinates are three orthogonal axes x H , Y H ,
It has come to be expressed as ZH . The origin of this H coordinate system is mainly determined at a certain point on the hand, so that the position and posture of the hand can be known intuitively. However, since the hand often grasps tools and performs important work as a robot near a certain point on the tool,
In consideration of ease of control when the robot actually performs an action, the auxiliary A coordinate system is determined to have a fixed relative positional relationship with respect to the H coordinate system. A
The coordinate system may be the same as the H coordinate system depending on the case, but x A , Y A , and Z A are three orthogonal axes. Furthermore, in the spring mechanism shown in Fig. 3, a reference R coordinate system is determined so that the position and posture in a state of equilibrium can be intuitively known, and the coordinates are three orthogonal axes x r ,
It is expressed by Y r and Z r . Third
In the spring mechanism shown in the figure, if the hand does not exist at the equilibrium point, the A coordinate system is different from the R coordinate system, and if the hand exists at the equilibrium point, the A coordinate system matches the R coordinate system. ing. In addition,
r is the position vector of the origin of the R coordinate system viewed from the B coordinate system, and r , r , and r are unit vectors representing the axial directions of x r , Y r , and Z r .
次に上記座標系の表示方法について説明すれ
ば、B座標系より見たH座標系の原点の位置ベク
トルを、その直交3軸xH,YH,ZH各々の軸方
向を表す単位ベクトルを,,とすれば、
p,,,はともに3次元ベクトルであつ
て、これらはロボツトの関節各々の角度θ1,θ2,
…,θ6と関節間長さより定まるものとなつてい
る。 Next, to explain how to display the above coordinate system, we can express the position vector of the origin of the H coordinate system as seen from the B coordinate system, and the unit vectors representing the axial directions of each of its three orthogonal axes x H , Y H , and Z H. ,,given that,
p, , are both three-dimensional vectors, and these represent the angles θ 1 , θ 2 ,
..., is determined by θ 6 and the inter-articular length.
また、B座標系より見たA座標系の原点の位置
ベクトルをa,xA,YA,ZAの軸方向を表す単位
ベクトルをa,a,aとした場合、これらベ
クトルは3次元ベクトルであつて、式(1)より求め
られるものとなつている。 Also, if the position vector of the origin of the A coordinate system viewed from the B coordinate system is a, and the unit vectors representing the axial directions of x A , Y A , and Z A are a , a , and a , these vectors are three-dimensional vectors. , which can be obtained from equation (1).
但し、h a;H座標系より見たA座標系原点の
位置ベクトル
h a,h a,h a;H座標系より見たxa,Ya,
Zaの各軸方向を表す単位ベクトル
である。 However, h a ; position vector of the origin of the A coordinate system as seen from the H coordinate system ha a , ha , ha ; x a , Y a , as seen from the H coordinate system
Z is a unit vector representing each axis direction of a .
次にロボツトによる作業を記述すべく適当な位
置、姿勢にA座標系を定めるが、本例では第6
図、第7図に示すようにバリ取り作業を行なう関
係上バリ取り用ツール3の中心軸上であつて、し
かも切削点に近い点にA座標系原点を設定し、ま
た、軸xA,YA,ZAが適切に定められるようにな
つている。 Next, in order to describe the work performed by the robot, the A coordinate system is determined at an appropriate position and posture, but in this example, the 6th
As shown in Fig. 7, in order to perform deburring work, the origin of the A coordinate system is set at a point on the central axis of the deburring tool 3 and close to the cutting point, and the axis x A , Y A and Z A can now be determined appropriately.
さて、このA座標系により第3図に示すバネ機
構の運動を記述すれば以下のようになる。 Now, if the motion of the spring mechanism shown in FIG. 3 is described using this A coordinate system, it will be as follows.
〔Ma〕(dva/dt)=a−〔Ka〕Δa−〔Ca〕a
…(2)
但し、a;ハンドに加わる外力(並進力およ
び回転力)(6軸センサによつて検出)…6次
元ベクトル
Δa;R座標系からのA座標系の偏差(位
置および姿勢の偏差)…6次元ベクトル
a;ツールの速度(並進および回転の速
度)…6次元ベクトル
〔Ma〕;仮想質量…6行6列の行列
〔Ka〕;仮想バネ定数…6行6列の行列
〔Ca〕;仮想粘性定数…6行6列の行列
である。本発明は第3図に示す機構がもつ機能を
力と位置姿勢のフイードバツク信号をもとづく制
御で実現しようというものである。ここで、
〔Ma〕,〔Ka〕および〔Ca〕はロボツトがもつ特
性値ではなく、実行しようとする作業に適切に設
定された値をもつ制御パラメータである。 [M a ] (dv a /dt) = a − [K a ]Δ a − [Ca] a …(2) However, a ; External force (translational force and rotational force) applied to the hand (measured by the 6-axis sensor) Detection)...6-dimensional vector Δ a ; Deviation of A coordinate system from R coordinate system (deviation in position and orientation)...6-dimensional vector a ; Speed of tool (translational and rotational speed)...6-dimensional vector [M a ] ;Virtual mass...6 rows and 6 columns matrix [K a ];Virtual spring constant...6 rows and 6 columns matrix [C a ];Virtual viscosity constant...6 rows and 6 columns matrix. The present invention is intended to realize the functions of the mechanism shown in FIG. 3 through control based on force and position/orientation feedback signals. here,
[M a ], [K a ], and [C a ] are not characteristic values of the robot, but are control parameters with values set appropriately for the work to be performed.
ところで式(2)は式(3)に、更に式(3)は離散値系表
示によつて式(4)のように変形され得る。a
=〔Ma〕-1∫(a−〔Ka〕Δa
−〔Ca〕a)dt …(3)a
、o=Δt〔Ma〕-1(a,o-1−〔Ka〕Δa、o-1)
+(〔I〕−Δt〔Ma〕-1〔Ca〕)a,o-1 …(4)
但し、Δt;サンプリング周期(サンプリング
制御周期)
〔I〕;単位行列
であり、サフイツクスnはサフイツクスn−1よ
りも1サンプリング周期Δt後の値を示す。なお、
一般に速度の初期値a、0は零ベクトルとされ
る。 By the way, equation (2) can be transformed into equation (3), and equation (3) can be further transformed into equation (4) using discrete value system representation. a = [M a ] -1 ∫ ( a − [K a ] Δ a − [C a ] a ) dt …(3) a , o = Δt [M a ] -1 ( a,o-1 − [K a ] Δ a , o-1 ) + ([I] − Δt [M a ] -1 [C a ]) a,o-1 …(4) However, Δt; sampling period (sampling control period) [I] is a unit matrix, and the suffix n indicates a value one sampling period Δt after the suffix n-1. In addition,
Generally, the initial value a of velocity, 0 , is considered to be a zero vector.
この式(4)において右辺における各項の値は以下
のように定められるようになつている。 In this equation (4), the value of each term on the right side is determined as follows.
即ち、Δtは計算所要時間などから適切に、ま
た、〔Ma〕,〔Ka〕および〔Ca〕は実行すべき作
業の条件より定められるものとなつている。更に
fa,o-1については1サンプリング前に力・トルク
センサより得られた信号が、a、o-1については
1サンプリング前の速度指令値がそのまま、Δ
a、o−1についても同様に1サンプリング前のΔ
aがそのまま用いられるようになつている。 That is, Δt is determined appropriately based on the calculation time required, and [M a ], [K a ], and [C a ] are determined based on the conditions of the work to be performed. Furthermore, for f a,o-1, the signal obtained from the force/torque sensor one sampling ago is used, and for a , o-1, the speed command value one sampling before is used as is.
Similarly, for a and o-1, Δ before one sampling
a is now used as is.
ここでΔaについて説明すれば、これは式(5)
より求められるものとなつている。 If we explain Δ a here, it is expressed as Equation (5)
It is becoming more and more sought after.
但し、,Θは以下のようである。 However, ,Θ is as follows.
=(fa−fr)×(ga−gr)/|(fa−fr)×(
ga−gr)|…(6)
Θ=2tan-1E・(fa×fr)/fa・fr−2(E・fa
)2+1…(7)
式(5)〜(7)よりΔa、o-1が求められるわけであ
るが、結局式(4)の左辺におけるロボツトハンド
(より正確にはそのハンドが把持するツール)の
速度指令値a、oは、予め定められている定数と
力および位置のフイードバツク信号とによつて定
まるものである。このようにして求められた速度
指令値a,oは式(8)によつてB座標系での速度指令
値bに変換された後、更に式(9)によつて各関節
各度θ・(=〔θ・1,θ・2,…,θ・6〕T)に変換さ
れ、これにより各モータが駆動制御されるところ
となるものである。 = (f a − f r )×(g a − g r )/|(f a − f r )×(
g a −g r )|…(6) Θ=2tan -1 E・(f a ×f r )/f a・f r −2(E・f a
) 2 + 1...(7) From equations (5) to (7), Δ a and o-1 can be found, but in the end, the robot hand (more precisely, the robot hand on the left side of equation (4) The speed command values a and o of the tool) are determined by predetermined constants and force and position feedback signals. The speed command values a and o obtained in this way are converted into speed command values b in the B coordinate system by equation (8), and then further calculated by equation (9) for each joint θ and (=[θ· 1 , θ· 2 , ..., θ· 6 ] T ), and each motor is driven and controlled by this.
θ・=〔J〕-1 b …(9) 但し、〔J〕;ヤコビアン行列 である。 θ・=[J] -1 b …(9) However, [J] is a Jacobian matrix.
第1図は本発明に係る制御部11における演算
制御のブロツク構成をロボツトとともに示したも
のである。図中は力・トルクセンサ20,4か
らの歪ゲージ電圧を示しているが、これからも判
るように〔Ma〕,〔Ka〕および〔Ca〕と、h a,
fh a h aおよびh aは原則として定数として与えら
れ、また、r,r,rおよびrは基準値であ
る各サンプリング時での目標位置・姿勢として外
部より与えられるものとなつている。この基準値
は対象物の設計データおよびロボツトとの相対的
位置関係が知れていれば予め得ておくことが可能
であり、離散的、且つ更新可なものとして演算制
御上のサンプリング周期毎に外部より与えられる
ものとなつている。 FIG. 1 shows the block configuration of arithmetic control in a control section 11 according to the present invention together with a robot. The figure shows the strain gauge voltages from the force/torque sensors 20 and 4, and as can be seen, [M a ], [K a ], and [C a ], h a ,
In principle, f h a h a and h a are given as constants, and r , r , r and r are given from the outside as reference values, which are target positions and orientations at each sampling time. This reference value can be obtained in advance if the design data of the object and the relative positional relationship with the robot are known, and is discrete and updatable and can be obtained externally at every sampling period for calculation control. It has become more of a gift.
さて、次に以上述べたフイードバツク制御方法
をバリ取り作業に実際に適用する場合について説
明すれば、便宜上H座標系はツールを交換して
も、また、ツールが取付されていなくても変化す
ることがない点を頂点として定められるようにな
つている。A座標系についてはツールが対象物と
接して切削を行なる点を考慮し第6図、第7図に
示すようにその原点と軸xA,YAY,Z方向が定めら
れるものとなつている。R座標系についても第6
図、第7図に示すようにその原点と軸xr,Yr,
Zr方向が定められるが、これにより軸xA,xrは同
一直線上に位置し、しかもその直線は第6図に示
すようにP0→P1→P2→……→P7→P0で示される
バリ取り軌道と交わることになるものである。 Now, to explain the case in which the feedback control method described above is actually applied to deburring work, for convenience, it is important to note that the H coordinate system changes even if the tool is replaced or even if the tool is not installed. The point where there is no point can be defined as the vertex. Regarding the A coordinate system, the origin and axes x A , Y AY , and Z directions are determined as shown in Figures 6 and 7, taking into account that the tool cuts the object in contact with it. ing. Regarding the R coordinate system, the sixth
As shown in Figure 7, the origin and axes x r , Y r ,
The Z r direction is determined, so that the axes x A and x r are located on the same straight line, and the straight line is P 0 → P 1 → P 2 → → P 7 → as shown in Figure 6. It intersects with the deburring trajectory indicated by P 0 .
この後はソフトウエア上の制御パラメータであ
るところの〔Ma〕,〔Ka〕および〔Ca〕が定めら
れるが、このうち〔Ka〕は点P1,Pr間距離とと
もにツールの対象物への押付力に関し重要なフア
クタとなつている。〔Ka〕が大きい程に、また、
ツールの対象物への接触点P1とR座標系の原点
Prとの間の距離が大である程に押付力が大となる
からである。したがつて、〔Ka〕は大きな力でバ
リを取る際に大きく、そうでない場合は小銘さく
設定される。その際、進行方向に大きく、押付方
向小さな値を設定すれば、進行方向には剛性をも
ち、押付方向には相手形状に倣うという動作が可
能となるものである。また、〔Ca〕は系を安定化
させる効果を有し、更に〔Ma〕によつて系の応
答性が調整され得るものとなつている。この状態
でツールを回転させればA座標系はR座標系に近
づこうとすることから、ツールはある押付力を以
て対象物に接触した状態でバリ取りを行なうこと
になるものである。この状態で、R座標系の原点
をP1,P2に平行に、P2方向にある速度で移動さ
せることによつて、ツールをP2方向に移動させ
得るものである。R座標系を適当に設定しそれを
適切に変化させた場合は、ツールは対象物形状に
倣いつつ、しかもある押付力を以て対象物上を移
動し得るものである。例えば、対象物として第8
図に示すものを想定した場合、バリはP11→P12→
P13→P14→P11の曲線軌道上に存在するが、これ
に対しR座標系をQ11→Q12→Q13→Q14→Q11の曲
線軌道上でその原点と姿勢を変化させて移動して
やれば、ツールは常時ほぼ第7図に示す如くの姿
勢で対象物に接触したままP11→P12→P13→P14→
P11といつた具合に倣い移動することによつて、
バリ取りを行ない得るものである。この場合倣い
軌道上に突起物が存在したとしても、ツールはそ
の突起物を避けつつも押付力大にして突起部形状
を倣い得るものである。なお、ツールが倣い移動
している間ハンドはツール中心軸回りに回転され
なく、ハンドよりすれば単にツールを前後、左右
に振るだけである。また、R座標系の移動は基本
的には以上のようにして行なわれるが、場合によ
つては移動速度は適当に加減される必要がある。
即ち、進行方向に大きな力が作用したときには速
度を下げ、大きなバリを削り取ることを可能とす
るような動作である。直線部を倣つている間には
速度大にして、コーナ部では速度小にして倣うよ
うにする方法も有効である。更に必要に応じてR
座標系の原点の移動軌跡に正弦波等の波状形状を
与えたり、ツール移動中に〔Ka〕の値を変更す
ることも可となつている。更にまた〔Ma〕や
〔Ca〕の値をバリ取りの時での力センサからの情
報に応じて、例えば信号が振動的である場合には
〔Ca〕を大きくする、といつたように、ロボツト
動作中に変更することによつて、応答性やゲイン
をある範囲内で変化させ最適な作業を行なわしめ
ることも可となつている。 After this, the software control parameters [M a ], [K a ], and [C a ] are determined, among which [K a ] is the distance between points P 1 and P r as well as the tool This is an important factor regarding the pressing force against the object. The larger [K a ] is, the more
Contact point P1 of the tool to the target object and the origin of the R coordinate system
This is because the greater the distance between P r , the greater the pressing force. Therefore, [K a ] is set to be large when deburring with a large force, and small otherwise. In this case, by setting a large value in the advancing direction and a small value in the pressing direction, it becomes possible to have rigidity in the advancing direction and to imitate the shape of the opponent in the pressing direction. In addition, [C a ] has the effect of stabilizing the system, and furthermore, [M a ] can adjust the responsiveness of the system. If the tool is rotated in this state, the A coordinate system will approach the R coordinate system, so the tool will perform deburring while in contact with the object with a certain pressing force. In this state, the tool can be moved in the P2 direction by moving the origin of the R coordinate system parallel to P1 and P2 at a certain speed in the P2 direction. If the R coordinate system is appropriately set and changed appropriately, the tool can move on the object with a certain pressing force while following the shape of the object. For example, the 8th object
Assuming what is shown in the figure, the burr is P 11 →P 12 →
It exists on a curved trajectory of P 13 →P 14 →P 11 , but on the other hand, if the R coordinate system is changed to a curved trajectory of Q 11 →Q 12 →Q 13 →Q 14 →Q 11 , its origin and attitude change. If you move the tool, the tool will remain in contact with the object at almost all times in the posture shown in Figure 7.P 11 →P 12 →P 13 →P 14 →
By moving in the same way as P 11 ,
It is possible to remove burrs. In this case, even if a protrusion exists on the tracing trajectory, the tool can copy the shape of the protrusion by increasing the pressing force while avoiding the protrusion. It should be noted that while the tool is tracing, the hand is not rotated around the center axis of the tool, and from the hand's point of view, the tool is simply swung back and forth, left and right. Furthermore, movement of the R coordinate system is basically performed as described above, but depending on the case, the movement speed may need to be adjusted appropriately.
That is, when a large force is applied in the direction of movement, the speed is reduced and large burrs can be scraped off. It is also effective to increase the speed while tracing a straight section and reduce the speed at a corner. Furthermore, if necessary, R
It is also possible to give a wavy shape such as a sine wave to the movement locus of the origin of the coordinate system, and to change the value of [K a ] while the tool is moving. Furthermore, the values of [M a ] and [C a ] are determined according to the information from the force sensor during deburring, for example, if the signal is vibrational, [C a ] is increased. By making changes during robot operation, it is also possible to change the responsiveness and gain within a certain range to perform optimal work.
以上本発明を説明したが、本発明はバリ取りに
限定されることなく場合によつては磨きや倣い、
嵌め合いなど、相手より力を受ける作業にも広く
適用し得る。しかも、本発明はソフトウエア上の
制御パラメータを変更するだけで各作業に対処し
得ることになる。 Although the present invention has been described above, the present invention is not limited to deburring, but may also include polishing, copying,
It can be widely applied to work that receives force from the other party, such as fitting. Moreover, the present invention can handle each task simply by changing the control parameters on the software.
以上説明したように本発明による場合は、ツー
ルを対象物に対して状態良好にして倣い移動させ
得、たとえ突起物が存在したとしても状態良好に
してバリ取りを行ない得るという効果がある。
As explained above, according to the present invention, the tool can be moved to follow the object in good condition, and even if a protrusion exists, it can be deburred in good condition.
第1図は、本発明に係る演算制御のブロツク構
成を示す図、第2図は、本発明に係るバリ取りロ
ボツトの機構の概要を示す図、第3図は、本発明
による制御方法の基本概念を機械的に示す図、第
4図は、本発明に係る制御系の概要を示す図、第
5図は、本発明の説明上必要とされる各座標系を
示す図、第6図、第7図は、バリ取りが如何にし
て行なわれるかを説明するためのバリ取り用ツー
ルと対象物との間の関係を示す図、第8図は、そ
のツールを倣い移動させるための特定座標系の移
動設定方法を説明するための図である。
1…アーム、2…ハンド、3…バリ取り用ツー
ル、4,20…力・トルクセンサ、5…対象物、
11…制御部、12〜14…演算部、15,16
…フイードバツク信号変換部、17…モータ、1
8…カウンタ、19…エンコーダ、21…サーボ
アンプ。
FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of arithmetic control according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an overview of the mechanism of a deburring robot according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the basics of the control method according to the present invention. 4 is a diagram showing the outline of the control system according to the present invention; FIG. 5 is a diagram showing each coordinate system necessary for explaining the present invention; FIG. 6 is a diagram showing the concept mechanically; Figure 7 is a diagram showing the relationship between the deburring tool and the object to explain how deburring is performed, and Figure 8 is a diagram showing the specific coordinates for tracing and moving the tool. FIG. 3 is a diagram for explaining a system movement setting method. 1... Arm, 2... Hand, 3... Deburring tool, 4, 20... Force/torque sensor, 5... Target object,
11...Control unit, 12-14...Calculation unit, 15, 16
...Feedback signal converter, 17...Motor, 1
8...Counter, 19...Encoder, 21...Servo amplifier.
Claims (1)
介しバリ取りツールが把持され、該ツールが対象
物上を接触倣い移動することによつて、該対象物
に生じているバリを削り取るバリ取りロボツト用
のフイードバツク制御方法であつて、後に各アー
ム間関節角度に変換されるバリ取りツールの速度
指令値aは初期値を零として、バリ取りに必要
とされる倣いバネ機構の運動を表す以下の方程式 〔Ma〕(da/dt)=a−〔Ka〕Δa −〔Ca〕a を解くことによつて算出されるようにしたバリ取
りロボツト用フイードバツク制御方法(但し、上
記方程式中、aは力・トルクセンサ信号を、Δ
xaは外部からの基準位置姿勢指令と実際のハン
ド、あるいはバリ取り用ツールの位置姿勢との偏
差を、〔Ma〕は仮想質量を、〔Ka〕は仮想バネ定
数を、〔Ca〕は仮想粘性定数をそれぞれ示す)。 2 バリ取り中、制御パラメータとしての仮想の
質量、バネ定数および粘性定数は、力・トルクフ
イードバツク信号の大きさに応じて可変とされる
特許請求の範囲第1項記載のバリ取りロボツト用
フイードバツク制御方法。[Claims] 1. A deburring tool is held at the tip of the arm of the robot via a force/torque sensor, and the tool moves along the object to remove burrs on the object. This is a feedback control method for a deburring robot that performs deburring.The speed command value a of the deburring tool, which is later converted to the joint angle between each arm, is set to an initial value of zero, and the movement of the copying spring mechanism required for deburring is controlled. Feedback control method for deburring robot ( However, in the above equation, a represents the force/torque sensor signal, and Δ
x a is the deviation between the reference position and orientation command from the outside and the position and orientation of the actual hand or deburring tool, [M a ] is the virtual mass, [K a ] is the virtual spring constant, [C a ] indicate virtual viscosity constants). 2. The deburring robot according to claim 1, wherein during deburring, the virtual mass, spring constant, and viscosity constant as control parameters are variable according to the magnitude of the force/torque feedback signal. Feedback control method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17426985A JPS6235915A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Feedback control method for deburring robot |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17426985A JPS6235915A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Feedback control method for deburring robot |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235915A JPS6235915A (en) | 1987-02-16 |
| JPH0543122B2 true JPH0543122B2 (en) | 1993-06-30 |
Family
ID=15975695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17426985A Granted JPS6235915A (en) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | Feedback control method for deburring robot |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6235915A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102286716A (en) * | 2011-08-26 | 2011-12-21 | 无锡舜特金属制品有限公司 | Continuous hot dip galvanizing process for strip steel |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3020986B2 (en) * | 1990-03-13 | 2000-03-15 | 株式会社日立製作所 | Control method of multi-degree-of-freedom robot |
| JPH03270864A (en) * | 1990-03-16 | 1991-12-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Position and force control device for working machine with multiple degree of freedom |
| JPH03270865A (en) * | 1990-03-16 | 1991-12-03 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | Position and force control device for multi-degree-of-freedom working machines |
| JP2641315B2 (en) * | 1990-05-29 | 1997-08-13 | 日立建機株式会社 | Grinding equipment |
| US5497061A (en) * | 1993-03-31 | 1996-03-05 | Hitachi, Ltd. | Method of controlling robot's compliance |
| JP6582483B2 (en) | 2015-03-26 | 2019-10-02 | セイコーエプソン株式会社 | Robot control device and robot system |
| JP2016190292A (en) | 2015-03-31 | 2016-11-10 | セイコーエプソン株式会社 | Robot control apparatus, robot system, and robot control method |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP17426985A patent/JPS6235915A/en active Granted
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| TRANSACTION OF THE ASME=1985 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102286716A (en) * | 2011-08-26 | 2011-12-21 | 无锡舜特金属制品有限公司 | Continuous hot dip galvanizing process for strip steel |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6235915A (en) | 1987-02-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4736607B2 (en) | Robot controller | |
| KR910021291A (en) | Control robot | |
| JPH0527125B2 (en) | ||
| JPH0310782A (en) | Motion control method for robot | |
| US20240416504A1 (en) | Method for Precise, Intuitive Positioning of Robotic Welding Machine | |
| JPH0543122B2 (en) | ||
| US5814959A (en) | Gyro-moment compensation control method and apparatus | |
| Ahmad et al. | Shape recovery from robot contour-tracking with force feedback | |
| JPH07319547A (en) | Tracer control method for robot | |
| WO1995002214A1 (en) | Method for controlling flexible servo capable of designating flexibility on work coordinates | |
| Michelman et al. | Compliant manipulation with a dextrous robot hand | |
| JP2020171989A (en) | Robot teaching system | |
| JP2791030B2 (en) | Curved copying controller for multi-degree-of-freedom work machine | |
| JPH0693209B2 (en) | Robot's circular interpolation attitude control device | |
| JP3412236B2 (en) | Multi-DOF robot and its compliance control method | |
| JP3020986B2 (en) | Control method of multi-degree-of-freedom robot | |
| CN113474130A (en) | Method and system for executing preset task by using robot | |
| JPS62199383A (en) | Control system of robot | |
| JPH0445304B2 (en) | ||
| JP2718687B2 (en) | Control device for position and force of multi-degree-of-freedom work machine | |
| JP2911160B2 (en) | Grinder robot | |
| JP3350687B2 (en) | Robot control method and robot control device | |
| JP2583272B2 (en) | Robot control device | |
| JPH07132435A (en) | Robot work calculation teaching method | |
| US20260026899A1 (en) | Control of a surgical robot arm |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |